Credito d'immagine: UA
Mentre la navicella spaziale Cassini sta volando verso Saturno, i chimici sulla Terra hanno fatto un inquinamento di plastica come quello che pioveva attraverso l'atmosfera della luna di Saturno, Titano.
Gli scienziati sospettano che i solidi organici siano caduti dal cielo di Titano per miliardi di anni e potrebbero essere composti che preparano il terreno per il prossimo passo chimico verso la vita. Collaborano agli esperimenti di laboratorio dell'Università dell'Arizona che aiuteranno gli scienziati di Cassini a interpretare i dati di Titano e pianificare una missione futura che dispiegherà un laboratorio di chimica organica sulla superficie di Titano.
I chimici nel laboratorio di Mark A. Smith dell'Università dell'Arizona creano composti come quelli che si condensano dal cielo di Titano bombardando un analogo dell'atmosfera di Titano con elettroni. Questo produce "tholins"? polimeri organici (materie plastiche) trovati nell'atmosfera superiore di azoto-metano di Titano. I tholin di Titano sono creati dalla luce ultravioletta e dagli elettroni che fuoriescono dal campo magnetico di Saturno.
I tholins devono dissolversi per produrre aminoacidi che sono i mattoni fondamentali della vita. Ma i chimici sanno che i tholin non si dissolveranno nei laghi o negli oceani di etano / metano di Titano.
Tuttavia, si dissolvono facilmente in acqua o ammoniaca. E gli esperimenti condotti 20 anni fa mostrano che la dissoluzione dei tholin in acqua liquida produce amminoacidi. Quindi, data l'acqua liquida, potrebbero esserci degli amminoacidi che fermentano la versione primordiale di Titano.
L'ossigeno è l'altro essenziale per la vita sulla Terra. Ma non c'è quasi ossigeno nell'atmosfera di Titano.
L'anno scorso, tuttavia, Caitlin Griffith, del laboratorio lunare e planetario di UA, ha scoperto il ghiaccio d'acqua sulla superficie di Titano. (Vedi Titano rivela una superficie dominata da Icy Bedrock.) Lo scienziato planetario UA Jonathan Lunine e altri teorizzano che quando i vulcani esplodono su Titano, parte di questo ghiaccio potrebbe sciogliersi e fluire attraverso il paesaggio. Flussi simili potrebbero derivare da comete e asteroidi che colpiscono Titano.
Meglio ancora, l'acqua di Titano potrebbe non congelarsi immediatamente perché probabilmente è allacciata con abbastanza ammoniaca (antigelo) per rimanere liquida per circa 1.000 anni, Smith e Lunine hanno notato in un articolo di ricerca pubblicato nel numero di novembre di "Astrobiology".
Quindi, sebbene Titano sia estremamente freddo - circa 94 gradi Kelvin (meno 180 gradi Celsius o meno 300 gradi Fahrenheit) - l'acqua può scorrere brevemente attraverso la superficie, fornendo ossigeno e un mezzo per la chimica, concludono.
Per capire ulteriormente come tutto ciò potrebbe funzionare insieme, il gruppo di Smith sta generando tholin in laboratorio, analizzando le loro proprietà spettroscopiche e cercando di capire la loro chimica.
"Stiamo cercando di imparare come reagiranno i composti con acqua fusa sulla superficie di Titano, quali composti produrranno e, quindi, cosa dovremmo davvero cercare", ha spiegato Smith. "Non stiamo solo cercando la plastica atmosferica seduta sulla superficie, ma il risultato del tempo e dell'energia immessi in miliardi di anni.
"Vogliamo sapere che tipo di molecole si sono evolute e se si sono evolute lungo percorsi che potrebbero fornire spunti su come le molecole biologiche si sono sviluppate sulla Terra primordiale ,? Egli ha detto.
Mark A. Smith, professore e capo del dipartimento di chimica di UA
"Parte di ciò che abbiamo imparato finora nei nostri esperimenti è che questi materiali sono miscele grossolane di molecole incredibilmente complesse". Smith ha aggiunto. "Carl Sagan ha trascorso gli ultimi 10 anni della sua vita a studiare questi composti in esperimenti come il nostro. Ciò che abbiamo trovato integra il suo lavoro. Vediamo le stesse firme spettroscopiche. "
Ma il gruppo di Smith ha anche scoperto che esiste un componente di queste molecole che è molto reattivo e potrebbe facilmente, entro un ragionevole lasso di tempo, reagire sulla superficie di Titano per produrre composti ossigenati.
"Ed è quello che stiamo iniziando a svelare adesso ,? Disse Smith.
"Il nostro lavoro diventerà molto più interessante questo autunno, nei nostri esperimenti presso la Advanced Light Source del Lawrence Berkeley Lab", ha aggiunto. "Useremo un sincrotrone per creare i tholin fotochimicamente, usando fotoni molto energici per spezzare questo gas Titano con la radiazione ultravioletta del vuoto."
Le radiazioni ultraviolette sotto vuoto colpiscono le molecole di azoto e metano nell'atmosfera superiore di Titano e le distruggono. Gli scienziati non sanno se questo produce gli stessi tipi di polimeri che si formano da una scarica elettrica.
"Quando puoi rompere le molecole di azoto e metano con la luce, potresti ottenere polimeri simili a quelli formati quando una scarica elettrica li divide", ha detto Smith. “O potresti ottenere polimeri diversi. La chimica è piuttosto complessa e non conosciamo le risposte a molte delle domande più semplici. Ma questo è uno dei motivi per cui condurremo gli esperimenti a Berkeley.
Il lavoro svolto nel laboratorio di Smith è importante per gli scienziati della missione Cassini della NASA e per le possibili missioni di follow-up a Saturno. L'orbita Cassini è stata lanciata nel 1997 e lancerà una sonda nell'atmosfera di Titano a dicembre. Questa sonda Huygens galleggerà sulla superficie di Titano il prossimo gennaio.
"Lo strato di foschia aerosol arancione spesso di Titano è fondamentalmente un mucchio di plastica organica?" polimeri di carbonio, idrogeno e azoto ", ha dichiarato Smith, capo del dipartimento di chimica di UA. "I particolati alla fine si depositano sulla superficie di Titano, dove producono la materia prima organica per qualsiasi chimica organica in corso."
La sonda Huygens di Cassini sarà il primo strumento per campionare effettivamente questo aerosol. Fornirà agli scienziati alcune informazioni chimiche rudimentali su questo materiale. Ma la sonda non parlerà molto della chimica organica sulla superficie di Titano.
Una missione di follow-up su Titano che include un laboratorio robotico di chimica organica darà agli scienziati uno sguardo molto più dettagliato sulla superficie. L'esperimento è stato progettato da Lunine e Smith in collaborazione con ricercatori del Caltech e del Jet Propulsion Laboratory della NASA.
Lunine guida il focus group dell'Istituto di Astrobiologia della NASA su Titano ed è uno dei tre scienziati interdisciplinari della missione Cassini per la sonda Huygens.
"Non sappiamo davvero come si è formata la vita sulla Terra o su qualunque pianeta si sia formata?" Disse Lunine. ? Non ci sono più tracce di come sia successo sulla Terra, perché ormai tutte le molecole organiche della Terra sono state elaborate biochimicamente. Titano è la nostra migliore possibilità di studiare chimica organica in un ambiente planetario che è rimasto senza vita per miliardi di anni.
Fonte originale: UA News Release
