Az élet a Titánon , a Szaturnusz legnagyobb holdján jelenleg továbbra is nyitott kérdés és téma a tudományos viták és kutatások számára.
A Titán lényegesen hidegebb, mint a Föld , ezért nincs folyékony víz a felszínén . Vannak azonban folyékony metánból és etánból álló tavak , valamint folyók és egész tengerek azokból, ráadásul ezek a gázok csapadékként hullhatnak, mint az eső a vízből a Földön . Nagy valószínűséggel a Titán felszín alatti folyékony óceánt is tartalmaz, amely ammóniából vagy vízből áll.
Egyes modellek azt mutatják, hogy a Titan képes alátámasztani a "fordított" félig áteresztő akrilnitril alapú membránok létezését egy folyékony, nem poláris metán-etán keverékben a felületén [1] . Azonban olyan körülmények között, amelyek között a metán-etán keverék folyékony állapotban létezik, az akrilnitrilnél nagyobb és polárisabb molekulák elkerülhetetlenül kikristályosodnak, mivel a poláris molekulák közötti kötés sokkal erősebb (ez az elv a szénhidrogén frakcionáláson és alkoholos kicsapáson alapul nukleinsavak). Ugyanakkor ebben a környezetben a szelektív anyagcsere és számos anyag felhalmozódásának összetett kémiai folyamatai figyelhetők meg, amiről kiterjedt viták folynak a bolygókutatók közösségében, köztük a NASA -ban [2] [3] [4] . A Titán légköre sűrű, reakcióképes és gazdag szerves vegyületekben; ezek a tények arra késztették a tudósokat, hogy további feltételezéseket tegyenek az élet létezéséről vagy az élet előfeltételeiről, különösen a felső légkörben [2] . Légköre hidrogént is tartalmaz , és a metán egyesülhet néhány szerves vegyülettel (például acetilénnel ), hogy energiát biztosítson és életet fejlesszen .
2010 júniusában a tudósok a Cassini-Huygens küldetés adatainak elemzése alapján anomáliákat jelentettek a Titán légkörében, a felszín közelében. Ennek alapján hipotézist állítanak fel a primitív biológiai szervezetek "légzéséről" . E hipotézis szerint az élőlények felvehetik a hidrogéngázt és acetilénmolekulákkal táplálkozhatnak, míg életük során metán képződne. Ennek eredményeként acetilénhiány lépne fel a Titánon, és csökkenne a hidrogéntartalom a felszín közelében [2] . Azonban még nincs közvetlen bizonyíték arra, hogy a Titánon létezne élet.
A Titán a Naptól való távolsága miatt sokkal hidegebb, mint a Föld. Felületi hőmérséklete körülbelül 94 K (−179 °C). Ilyen hőmérsékleten a vízjég nem olvad meg, nem párolog el és nem szublimál, hanem mindig szilárd marad.
A rendkívüli hideg miatt, valamint a légkör szén-dioxid-hiánya miatt a tudósok úgy vélik, hogy a Titánon a körülmények rosszabbak az élet számára, mint a Földön az élet megjelenése előtt. Ugyanakkor nem zárják ki az életet a folyékony metán és etán környezetében, és azt mondják, hogy az ilyen életformák felfedezése (még ha nagyon primitívek is) az élet elterjedtségét jelezné a Világegyetemben .
Az 1970-es években a csillagászok váratlanul magas szintű infravörös sugárzást fedeztek fel a Titánból. Ennek egyik lehetséges magyarázata az volt, hogy a Titán felszíne melegebb volt a vártnál az üvegházhatás miatt. A felszíni hőmérsékletre vonatkozó egyes becslések a Föld hűvös régióinak hőmérsékletét is megközelítik [5] . Az infravörös sugárzásnak azonban egy másik lehetséges magyarázata is volt: nagyon hideg volt a felszínen, de a felső légkört felmelegítette az etán , etilén és acetilén molekulák általi ultraibolya fény elnyelése .
A titán jelentősen felmelegedhet a jövőben. Hatmilliárd év múlva, amikor a Nap vörös óriássá válik, a Titán felszíni hőmérséklete 200 K-re (-73°C) emelkedhet. , ami elegendő ahhoz, hogy a felszínén egy stabil víz-ammónia keverék óceán legyen. Ezek a körülmények kellemes környezetet teremthetnek az egzotikus életformák számára, és több száz millió évig fennmaradnak. Ez az idő elég egy viszonylag egyszerű élet megszületéséhez.
A NASA a folyékony víz látszólagos hiányát a Titán felszínén a holdi élet elleni érvként említette. Az ügynökség szerint a víz nem csak az általunk ismert élet oldószereként fontos, hanem azért is, mert „egyedülállóan alkalmas a szerves anyagok önszerveződésének elősegítésére” [6] .
Noha Cassini-Huygens nem volt felszerelve arra, hogy bizonyítékot szolgáltasson az összetett szerves anyagok létezésére, kimutatta, hogy a Titán környezete nagyon hasonlít a Föld létezésének korai szakaszaihoz . A tudósok úgy vélik, hogy a korai Föld légköre összetételében hasonló volt a Titán jelenlegi légköréhez, egy fontos kivétellel: a Titánon nem volt vízgőz.
Számos hipotézist dolgoztak ki, amelyek megpróbálják áthidalni a kémiai evolúcióból a biológiai evolúcióba való átmenetet . A Miller-Urey kísérlet és több azt követő kísérlet kimutatta, hogy a Titán légkörének felső részében az ionizáló rövidhullámú sugárzás állandó hatása alatt komplex molekulák és polimer anyagok folyamatos képződési folyamata megy végbe. Ezek az anyagok, amelyek a tholinok közismert elnevezésű szénhidrogének keverékét alkotják, narancssárga szmogot alkotnak , amely teljesen elrejti a műhold felszínét a spektrum látható tartományában. A reakciók a nitrogén , a metán disszociációjával kezdődnek, és hidrogén-ciánsav , acetilén és összetettebb szénhidrogének képződésével járnak . E reakciók termékei hideg atmoszférában rendszerint szilárd halmazállapotúak , és por formájában ülepednek a felületre. Tanulmányozták a további reakciók lehetőségét - egészen az aminosavak képződéséig -, és mivel az alacsony felületi hőmérséklet korlátozza a kémiai reakciók sebességét, a prebiotikus vegyületek előállításához szükséges időre is becslések készültek , figyelembe véve a tényt. hogy a nagy aszteroida becsapódási helyeken és a kriovulkáni régiókban a felszín közelében folyékony vizű területek lehetnek .
2010 októberében az Arizonai Egyetem tudósai a Miller-Urey- kísérlethez hasonló kísérletet végeztek , de a Titánhoz hasonló légkörben ( metánnal , nitrogénnel és szén-monoxiddal ), a kísérlet során öt nukleotid (nitrogéntartalmú) bázist. ( adenin (A), guanin (G), citozin (C), timin (T) és uracil (U)) - a DNS és az RNS építőkövei ( aminosavakat is találtak : glicin és alanin ) - jelen esetben kimutatták, hogy nukleotidbázisok és aminosavak folyékony víz, mint oldószer jelenléte nélkül is képződhetnek. [7]
2020 novemberében a tudósok ciklopropenilidin, egy egyszerű szénalapú vegyület nyomait fedezték fel a Titán légkörében. Korábban csak gáz- és porfelhőkben találták meg a csillagközi közegben, mivel más körülmények között gyorsan kémiai reakcióba lép más vegyületekkel. Egy ilyen anyag képezi a DNS- és RNS-molekulák alapját - az élet "építőköveit". A planetológusok nem zárják ki annak lehetőségét, hogy ennek az anyagnak az alapján rendkívül egzotikus életformák születhetnek, amelyek képesek például elviselni a rendkívüli hideget - 200 ° C-ot, amelyet egyetlen élőlény sem tud elviselni a Földön. [nyolc]
A szimulációk arra a feltevésre vezettek, hogy elegendő szerves anyag van a Titánon ahhoz, hogy a Földön feltételezhetőhez hasonló kémiai evolúciót indítson el . Bár az analógia a jelenleg megfigyeltnél hosszabb ideig tartó folyékony víz jelenlétét sugallja, számos elmélet szerint az utóhatásokból származó folyékony víz a fagyott szigetelőrétegben tárolható. A belső és a felső réteg közötti hőcsere kritikus fontosságú bármely életcsoport megőrzése szempontjából. A mikrobiális élet kimutatása a Titánon nagymértékben függ ezektől a biogén tényezőktől.
Ezenkívül megfigyelték, hogy folyékony ammónia- vagy akár vízóceánok is létezhetnek mélyen a felszín alatt. [9] A Szaturnusz erőteljes árapályhatása felmelegítheti a magot, és elég magas hőmérsékletet tarthat fenn a folyékony víz létezéséhez [10] . A 2005-ös és 2007-es Cassini-képek összehasonlítása azt mutatta, hogy a tájrészletek körülbelül 30 km-rel eltolódtak. Mivel a Titán mindig az egyik oldalon a Szaturnusz felé fordul, az ilyen eltolódás azzal magyarázható, hogy a jeges kérget egy globális folyadékréteg választja el a műhold fő tömegétől [10] .
Feltételezhető, hogy a víz jelentős mennyiségű ammóniát tartalmaz (kb. 10%), amely fagyállóként hat a vízre [11] , csökkentve annak fagyáspontját. A műholdkéreg által kifejtett nagy nyomással kombinálva ez további feltétele lehet a felszín alatti óceán létezésének [12] [13] .
A 2012. június végén közzétett és a Cassini űrszonda által korábban gyűjtött adatok szerint a Titán felszíne alatt (kb. 100 km mélységben) valóban léteznie kell egy óceánnak, amely vízből állhat, és egy kis mennyiségben. sók mennyisége [14] . Egy 2014-ben közzétett új tanulmányban, amely a Hold gravitációs térképén alapul, amelyet a Cassini által gyűjtött adatok alapján készítettek , a tudósok azt javasolták, hogy a Szaturnusz holdjának óceánjában lévő folyadékot megnövekedett sűrűség és rendkívüli sótartalom jellemzi. Valószínűleg sóoldat , amely nátriumot, káliumot és ként tartalmazó sókat tartalmaz. Ezenkívül a műhold különböző részein az óceán mélysége változó - egyes helyeken a víz megfagy, jégkérget képezve, amely belülről borítja az óceánt, és ezeken a helyeken a folyékony réteg gyakorlatilag nem kapcsolódik a felszínhez. a Titánról. A felszín alatti óceán erős sótartalma szinte lehetetlenné teszi az élet létezését benne. [tizenöt]
Ezenkívül felvetették, hogy élet létezhet a Titán felszínén lévő folyékony metánban és etánban, amelyek folyók és tavak alakúak, hasonlóan a földi élőlényekhez, amelyek vízben élnek. Az ilyen lények H2-t használnának O 2 helyett , acetilénnel reagálnának glükóz helyett, és szén-dioxid helyett metánt termelnének .
Vita folyik a metán, mint életoldószer hatékonyságáról a vízhez képest: a víz erősebb oldószer, mint a metán, így könnyebben szállítja az anyagot a sejtbe, de a metán alacsonyabb kémiai reakcióképessége miatt könnyebben képződik. nagy struktúrák, például fehérjék és hasonlók.
Egy másik javaslat szerint a folyékony metánban vagy etánban élő szervezetek különféle vegyületeket használhatnak oldószerként. Például a foszfin (PH 3 ) és a foszfor és a hidrogén egyszerű vegyületei . A vízhez és az ammóniához hasonlóan a foszfinnak is van polaritása, de alacsonyabb hőmérsékleten folyadékként létezik, mint az ammónia vagy a víz. A folyékony etánban a foszfin egyedi cseppek formájában van jelen, ami azt jelenti, hogy sejtszerű struktúrák létezhetnek sejtmembránok nélkül.
Chris McKay asztrobiológus még 2005 -ben azt jósolta, hogy ha a metanogén élet elegendő légköri hidrogént fogyaszt, az észrevehető hatással lesz a keverék arányára a Titán troposzférájában . Erről később, 2010 júniusában számolt be Darrell Strobel , a Johns Hopkins Egyetem munkatársa, aki megállapította, hogy a felső atmoszférában túl sok molekuláris hidrogén található, ami körülbelül 1025 molekula/másodperc sebességű leáramlást eredményez. A felszín közelében a hidrogén eltűnni látszik a metanogén életformák általi elfogyasztása miatt. Ugyanebben a hónapban egy másik cikk megemlítette, hogy a Titán felszíne közelében nincs acetilén, ami összhangban van azzal a hipotézissel, hogy az acetilént a hidrogénhez hasonlóan a metanogének is fogyasztják. Chris McKay , bár egyetértett azzal, hogy az élet jelenléte a lehetséges magyarázat a hidrogén és acetilén felszíni hiányára vonatkozó következtetésekre, figyelmeztetett, hogy ennek a jelenségnek más magyarázata is lehet, nevezetesen: például az a lehetőség, hogy az eredmények emberi hiba vagy bizonyos ásványi katalizátorok jelenléte miatt hibás .
Alternatív magyarázatokat is javasoltak az élet feltételezett létezésére a Titánon: ha létezik élet a Titánon, akkor statisztikailag valószínű, hogy a Földről vagy egy másik bolygóról származott, és önállóan jelent meg a pánspermia néven ismert folyamatban . Felmerült, hogy aszteroidák és üstökösök hozhattak életet oda. Másrészt viszont minden élőlénynek, amely a Titán kriogén szénhidrogéntavaiba került, alkalmazkodnia kell ilyen nehéz életkörülményekhez, ami nagyon valószínűtlen.
2021 júniusának végén megerősítették azt az információt, hogy vinil-cianid van jelen a Titánon. A földi foszfolipidek analógjaként szolgál, amelyek részben áteresztő sejtmembránokat képeznek, amelyek nélkül az ismert élet lehetetlen lenne. A vinil-cianidot a Cassini szonda fedezte fel néhány évvel ezelőtt, de időbe telt az adatok megerősítése. Ez azt jelenti, hogy a Titán metánfolyóiban és tavaiban egysejtű élet születhet, amelyből összetettebb élet is lehetséges. [16] [17]
| Titán | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Földrajz |
| |||||||
| Tanulmány | ||||||||
| Egyéb témák |
| |||||||
| ||||||||