Titan, Saturnuksen kuu, yllätti tutkijat. Tähtitieteilijät ovat löytäneet sen ilmakehästä syklopropenylideenin (C3H2), erittäin harvinaisen hiilipohjaisen molekyylin, joka on niin reaktiivinen, että se voi esiintyä maapallolla vain laboratorioympäristössä.
Itse asiassa se on niin harvinaista, että sitä ei ole koskaan aiemmin löydetty ilmakehästä, aurinkokunnasta tai mistään muualta. Ainoa muu paikka, jossa molekyyli voi pysyä vakaana, on tähtienvälisen tilan kylmässä tyhjiössä. Mutta sen perusteella on mahdollista kehittää monimutkaisempia orgaanisia molekyylejä, jotka saattavat jonain päivänä johtaa elämään.
“Ajattelemme Titania todellisena laboratoriona, jossa näemme samanlaista kemiaa kuin muinaisella maalla, kun elämä syntyi täällä”, kertoi astrobiologi Melissa Trainer NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksesta.
“Etsimme molekyylejä, jotka ovat suurempia kuin C3H2, mutta meidän on tiedettävä, mitä ilmakehässä tapahtuu, jotta ymmärrämme kemialliset reaktiot, jotka johtavat monimutkaisiin orgaanisiin molekyyleihin.”
Syklopropenylideeni, jota jopa NASA: n tutkijat kuvailevat '' erittäin outoksi pieneksi molekyyliksi '', ei voi kestää kauan ilmakehän olosuhteissa, koska se reagoi hyvin nopeasti molekyylien kanssa muodostaakseen muita yhdisteitä.
Kun reaktio tapahtuu, syklopropenylideeniä ei enää ole. Tähtienvälisessä tilassa mikä tahansa kaasu tai pöly on hyvin kylmää ja diffuusiota, mikä tarkoittaa heikkoa vuorovaikutusta, ja syklopropenylideeniä voi esiintyä.
Titan on hyvin erilainen kuin tähtienvälinen tila. Hiilivetyjärvillä, hiilivetypilvillä ja pääasiassa typpi-ilmakehällä, jossa on vähän metaania. Ilmakehä on neljä kertaa paksumpi kuin maapallon (jota myös typpi hallitsee). Tutkijoiden mielestä pinnan alla on valtava suolaisen veden valtameri.
Vuonna 2016 NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksen planeettatieteilijän Conor Nixonin johtama tutkijaryhmä käytti Chilessä sijaitsevaa Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) -tutkimusta titaanin ilmakehään etsimään orgaanisia molekyylejä.
Outo molekyylin allekirjoitus löydettiin ilmakehän ylemmästä ilmakehästä, korkealla pinnan yläpuolella. Verrattuna kemiallisten profiilien tietokantaan, ryhmä tunnisti molekyylin syklopropenylideeniksi. On todennäköistä, että ilmakehän ohuus tällä korkeudella vaikuttaa molekyylin eloonjäämiseen, mutta miksi se ilmestyi Titanissa eikä millään muulla planeetalla, on edelleen mysteeri.
“Kun tajusin, että katson syklopropenylideenia, ensimmäinen ajatukseni oli:” No, tämä on todella odottamatonta “, Nixon sanoi. 'Titan on ainutlaatuinen aurinkokunnassamme. Se osoittautui uusien molekyylien aarrearkuksi. '
Syklopropenylideeni on erityisen kiinnostava, koska se tunnetaan rengasmolekyylinä; sen kolme hiiliatomia on kytketty renkaaseen (kolmioon, mutta periaate on sama). Vaikka syklopropenylideenillä itsellään ei tiedetä olevan biologista roolia, DNA: n ja RNA: n typpipitoiset emäkset perustuvat tällaisiin molekyylirenkaisiin.
“Niiden syklinen luonne avaa uuden kemian haaran, joka mahdollistaa biologisesti tärkeiden molekyylien luomisen”, sanoi astrobiologi Alexander Thelen NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksesta.
Mitä pienempi molekyyli, sitä enemmän potentiaalia sillä on – odotetaan, että reaktiot, joihin osallistuvat pienemmät molekyylit, joissa on vähemmän sidoksia, tapahtuvat nopeammin kuin reaktiot, joihin liittyy suurempia ja monimutkaisempia molekyylejä. Tämä tarkoittaa, että pienten molekyylien reaktiot johtavat monipuolisempiin tuloksiin.
Titaani on jo orgaanisen kemiallisen toiminnan pesä. Typpi ja metaani hajoavat auringonvalossa aiheuttaen kemiallisten reaktioiden kaskadin. Voivatko nämä reaktiot johtaa elämään, on kysymys, johon tutkijat ovat innokkaita vastaamaan.
“Yritämme selvittää, onko Titan asuttava”, sanoi geologi Rosalie Lopez NASA: n suihkumoottorilaboratoriosta. “Joten haluamme tietää, mitkä ilmakehän yhdisteet pääsevät pinnalle, ja sitten jos tämä materiaali pääsee jääkuoren läpi alla olevaan mereen, koska mielestämme valtameri on siellä, missä asuttavat olosuhteet ovat.”
Ilmakehässä olevien yhdisteiden selvittäminen on erittäin tärkeä vaihe tässä tutkimusprosessissa. Syklopropenylideeni, erittäin harvinainen molekyyli, voi olla avainelementti Titanin kemiallisessa elämässä.
Tutkimus on julkaistu The Astronomical Journal -lehdessä.
Lähteet: Kuva: NASA / JPL-Caltech / Arizonan yliopisto / Idahon yliopisto
