2023 Autor: Brooke Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-05-20 23:53
Který kamenný měsíc má atmosféru bohatou na dusík, počasí a geologii podobné Zemi, tekutá uhlovodíková moře a relativně dobrou šanci podporovat život? Odpovědí je Titan, fascinující měsíc Saturnu.
Mnoho podobností Titanu se Zemí je důvodem, proč jsou astrobiologové tímto neobvyklým měsícem tak fascinováni. Jeho atmosféra je často vnímána jako analogie k tomu, jaká mohla být atmosféra Země před miliardami let. Navzdory vzdálenosti 800 milionů mil mezi těmito dvěma světy mohly mít oba své atmosféry vytvořené gravitačním vrstvením a zpracováním asteroidů a komet.
"Titan poskytuje mimořádné prostředí pro lepší pochopení některých chemických procesů, které vedly ke vzniku života na Zemi," řekl Josep M. Trigo-Rodriguez z Institutu vesmírných věd (CSIC-IEEC) v Barceloně ve Španělsku. "Atmosféra Titanu je přírodní laboratoř, která se v mnoha ohledech zdá být silně podobná našemu současnému obrazu prebiotické atmosféry Země."
To je pozoruhodné, protože se předpokládalo, že Země a Titan byly vyrobeny z naprosto odlišné receptury materiálů při drasticky odlišných teplotách, řekl Trigo-Rodriguez.
Výzkumný dokument „Záchytné body o důležitosti komet při vzniku a vývoji atmosfér Titanu“od Trigo-Rodrigueze a F. Javiera Martin-Torrese (Centrum pro astrobiologii, Madrid, Španělsko), nedávno zveřejněný v časopise Planetary a Space Science, nabízí pohled na atmosférické afinity Země a Titanu.
Budování atmosféry od nuly
Země pravděpodobně vznikla ze spálených hornin chudých na kyslík (planetesimála) umístěných ve vnitřní sluneční soustavě, zatímco Titan vznikl z hornin, které byly bohaté na kyslík a další těkavé chemikálie (kometesimály) ve vnější sluneční soustavě.
Trigo-Rodriguez a Martin-Torres věří, že životně důležité organické ingredience v rané zemské atmosféře byly vypařovány a smeteny slunečními větry. Složky vzduchu, který dnes dýcháme, se vrátily asi před 4 miliardami let, během kataklyzmatické skalní bouře známé jako pozdní těžké bombardování (LHB). Během tohoto období byly materiály bohaté na kyslík a těkavé látky z vnější sluneční soustavy hromadně vymrštěny do vnitřní sluneční soustavy.
Podle Chrise McKaye, planetárního vědce z NASA's Ames Research Center, komety mohly mít malý příspěvek k obsahu vody, oxidu uhličitého a dusíku v rané atmosféře Země, "ale nebyly hlavním zdrojem." To je známo, protože poměry deuterium/vodík v našich oceánech neodpovídají poměrům nalezeným v kometách. McKay řekl, že asteroidy vržené naší cestou během LHB by mohly být hlavním zdrojem vody na Zemi.
Trigo-Rodriguez řekl, že on a McKay jsou v podstatě na stejné vlně.
"Myslíme si, že asteroidy a komety byly klíčovými zdroji vody a organických látek," řekl Trigo-Rodriguez. Před čtyřmi miliardami let obsahovaly některé asteroidy tolik ledu, že by na naši planetu přinesly stejné množství vody jako komety.
Trigo-Rodriguez a Martin Torres studovali, jak izotopy vodíku, uhlíku, dusíku a kyslíku reagují se svým prostředím na Zemi a na Titanu. Podívali se na data zaznamenaná sondou Cassini-Huygens, aby lépe porozuměli izotopovým poměrům v husté, mlhavé atmosféře Titanu.
Různé vzdálenosti od Slunce, různé velikosti a různé podmínky prostředí vedly k různým chemickým evolucím na těchto dvou světech. Přesto byla Země i Titan zasažena podobnými tělesy bohatými na vodu, která poskytla pro obě atmosféry během pozdního těžkého bombardování zdroj bohatý na těkavé látky.
Odplyňování a kolizní zpracování na obou světech vedlo k produkci molekulárních atmosfér s převahou dusíku s podobnými izotopovými poměry vodíku, uhlíku, dusíku a kyslíku.
Původ života a další otázky
"Vidíme na Titanu jako na přírodní oázu pozoruhodného astrobiologického významu, abychom pochopili prostředí, ve kterém na Zemi vznikal život," říká Trigo-Rodriguez. „Zdá se, že věrohodný scénář k vybudování života sestává z husté atmosféry, kde by malé částice, jako je organický zákal a meteorické kovy, mohly působit jako katalyzátory pro tvorbu složitějších organických sloučenin z jednoduchých prekurzorů, jako je oxid uhelnatý a metan, a tak podporovat rostoucí složitost."
Ve skutečnosti experiment z roku 2007 profesorky chemie Margaret Tolbert a postgraduální studentky Melissy Trainer na University of Colorado v Boulderu ukázal, že raná zemská atmosféra by měla stejný organický zákal, který podporuje tvorbu složitých organických molekul na Titanu.
Vědci se stále ptají, jak je Titan schopen udržet všechen svůj atmosférický metan. Podle McKaye: "Atmosféra Země je složena ze sloučenin, které přetrvávají miliardy let. Na Titanu by však měl být veškerý metan zničen slunečním zářením v časovém horizontu asi 30 milionů let. Musí existovat zdroj metanu, který se obnoví." zásobování."
Metan v atmosféře může pocházet hlavně z jezer kapalných uhlovodíků na Titanu. Ale abychom skutečně pochopili, co metan znovu dodává, Martin-Torres by rád viděl další sondu vyslanou na povrch Měsíce. (Mise Cassini vyslala sondu Huygens na Titan v lednu 2005, ale sonda měla omezené přístroje a mohla vysílat data z povrchu pouze 90 minut, než se vybila baterie).
"Potřebujeme povrchový průzkum s misí ve stylu landeru," řekl Martin-Torres. "Stále nám chybí ta nejdůležitější data." Pozemní sonda by mohla zkoumat složení povrchu Titanu, povahu jeho nízkoteplotní chemie a hledat známky života.