Elämä Titanilla , Saturnuksen suurimmalla kuulla , on tällä hetkellä avoin kysymys ja aihe tieteelliselle keskustelulle ja tutkimukselle.
Titan on huomattavasti kylmempää kuin Maa , joten sen pinnalla ei ole nestemäistä vettä . On kuitenkin olemassa nestemäisen metaanin ja etaanin järviä sekä niistä jokia ja kokonaisia meriä, minkä lisäksi nämä kaasut voivat pudota sateena, kuten sade vedestä Maan päällä . Suurella todennäköisyydellä Titan sisältää myös maanalaisen nestemäisen valtameren, joka koostuu ammoniakista tai vedestä.
Jotkut mallit osoittavat, että Titan voi tukea "käänteisten" puoliläpäisevien akryylinitriilipohjaisten kalvojen olemassaoloa nestemäisessä ei-polaarisessa metaani-etaaniseoksessa sen pinnalla [1] . Kuitenkin olosuhteissa, joissa metaani-etaaniseos esiintyy nestemäisessä tilassa, kaikki akryylinitriiliä suuremmat ja polaarisemmat molekyylit väistämättä kiteytyvät polaaristen molekyylien välisen sidoksen paljon vahvemman lujuuden vuoksi (tämä periaate perustuu hiilivetyjen fraktiointiin ja alkoholisaostukseen nukleiinihapot). Samaan aikaan tässä ympäristössä havaitaan monimutkaisia kemiallisia selektiivisen aineenvaihdunnan ja useiden aineiden kertymisen prosesseja, joista keskustellaan laajasti planeettojen tutkijoiden yhteisössä, mukaan lukien NASA [2] [3] [4] . Titaanin ilmakehä on tiheä, reaktiivinen ja runsaasti orgaanisia yhdisteitä; nämä tosiasiat saivat tutkijat tekemään lisäoletuksia elämän olemassaolosta tai elämän edellytyksistä erityisesti yläilmakehässä [2] . Sen ilmakehä sisältää myös vetyä , ja metaani voi yhdistyä joidenkin orgaanisten yhdisteiden (kuten asetyleenin ) kanssa energian tuottamiseksi ja elämän kehittämiseksi .
Kesäkuussa 2010 tutkijat raportoivat Cassini-Huygens- operaation tietojen analyysin perusteella poikkeavuuksista Titanin ilmakehässä lähellä sen pintaa. Tämän perusteella he esittivät hypoteesin primitiivisten biologisten organismien "hengityksestä" . Tämän hypoteesin mukaan organismit voisivat absorboida vetykaasua ja ruokkia asetyleenimolekyylejä, kun taas metaania muodostuisi elämänsä aikana. Tämän seurauksena Titanilla olisi pula asetyleenistä ja vetypitoisuus pienenisi lähellä pintaa [2] . Suoraa näyttöä elämän olemassaolosta Titanilla ei kuitenkaan vielä ole.
Titanin etäisyyden vuoksi Auringosta se on paljon kylmempää kuin Maa. Sen pintalämpötila on noin 94 K (−179 °C). Tällaisissa lämpötiloissa vesijää ei sula, haihdu tai sublimoidu, vaan pysyy aina kiinteänä.
Äärimmäisen kylmän ja ilmakehän hiilidioksidin puutteen vuoksi tutkijat uskovat, että Titanin olosuhteet ovat huonommat elämän asumiselle kuin maan päällä ennen elämän syntyä. Samaan aikaan he eivät sulje pois elämää nestemäisen metaanin ja etaanin ympäristössä ja sanovat, että tällaisten elämänmuotojen (vaikka hyvin primitiivisten) löytäminen osoittaisi elämän yleisyyttä universumissa .
1970-luvulla tähtitieteilijät löysivät Titanista odottamattoman korkeita infrapunasäteilyä. Yksi mahdollinen selitys tälle oli, että Titanin pinta oli odotettua lämpimämpi kasvihuoneilmiön vuoksi. Jotkut pintalämpötilojen arviot jopa lähestyvät lämpötiloja Maan viileillä alueilla [5] . Infrapunasäteilylle oli kuitenkin toinenkin mahdollinen selitys: pinnalla oli hyvin kylmää, mutta yläilmakehää lämmitti etaani- , eteeni- ja asetyleenimolekyylien ultraviolettivalon absorptio .
Titaani voi lämmetä huomattavasti tulevaisuudessa. Kuudessa miljardissa vuodessa, kun Auringosta tulee punainen jättiläinen, Titanin pintalämpötila voi nousta 200 K (-73°C) , mikä riittää vakaan vesi-ammoniakiseoksen valtameren olemassaoloon sen pinnalla. Nämä olosuhteet voivat luoda miellyttävän ympäristön eksoottisille elämänmuodoille ja säilyvät useita satoja miljoonia vuosia. Tämä aika riittää suhteellisen yksinkertaisen elämän syntymiseen.
NASA on maininnut nestemäisen veden ilmeisen puutteen Titanin pinnalla argumenttina kuun elämää vastaan. Viraston mukaan vesi ei ole tärkeä vain "elämän liuottimena sellaisena kuin me sen tunnemme", vaan myös siksi, että se "soveltuu ainutlaatuisesti edistämään orgaanisen aineen itseorganisaatiota" [6] .
Vaikka Cassini-Huygensillä ei ollut välineitä todistaakseen monimutkaisen orgaanisen aineen olemassaoloa, hän osoitti Titanin ympäristön olevan hyvin samanlainen kuin Maan olemassaolon alkuvaiheessa . Tutkijat uskovat, että varhaisen Maan ilmakehä oli koostumukseltaan samanlainen kuin Titanin nykyinen ilmakehä, lukuun ottamatta tärkeää poikkeusta: Titanin vesihöyryn puutetta.
On kehitetty monia hypoteeseja, jotka yrittävät sillata siirtymistä kemiallisesta evoluutiosta biologiseen evoluutioon . Miller-Ureyn koe ja useat myöhemmät kokeet osoittivat, että Titanin ilmakehän yläosassa ionisoivan lyhytaaltosäteilyn jatkuvan vaikutuksen alaisena tapahtuu jatkuva monimutkaisten molekyylien ja polymeeristen aineiden muodostumisprosessi. Juuri nämä aineet, jotka muodostavat hiilivetyjen seoksen yleisnimellä tholins , muodostavat oranssin savusumun , joka peittää satelliitin pinnan kokonaan spektrin näkyvällä alueella. Reaktiot alkavat typen , metaanin hajoamisella ja niihin liittyy syaanivetyhapon , asetyleenin ja monimutkaisempien hiilivetyjen muodostumista . Näiden reaktioiden tuotteilla kylmässä ilmakehässä on pääsääntöisesti kiinteä aggregaatiotilan faasi ja ne laskeutuvat pinnalle pölyn muodossa. Myös lisäreaktioiden mahdollisuutta - aminohappojen muodostumiseen asti - on tutkittu, ja koska alhaiset pintalämpötilat rajoittavat kemiallisten reaktioiden nopeutta, on arvioitu myös prebioottisten yhdisteiden saamiseen tarvittavaa aikaa ottaen huomioon se tosiasia. että suurilla asteroidien törmäyspaikoilla ja kryovulkaanisilla alueilla saattaa pinnan lähellä olla nestemäisiä vesialueita .
Lokakuussa 2010 Arizonan yliopiston tutkijat suorittivat Miller-Ureyn kokeen kaltaisen kokeen , mutta ilmakehässä, joka oli samanlainen kuin Titanin ( metaanilla , typellä ja hiilimonoksidilla ), kokeen aikana viisi nukleotidiemästä (typpipitoista) ( adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C), tymiini (T) ja urasiili (U)) - DNA :n ja RNA :n rakennuspalikoita ( aminohappoja löytyi myös : glysiini ja alaniini ) - tässä tapauksessa se osoitettiin, että nukleotidiemäksiä ja aminohappoja voi muodostua ilman nestemäisen veden läsnäoloa liuottimena. [7]
Marraskuussa 2020 tutkijat havaitsivat jäänteitä syklopropenylidiinistä, yksinkertaisesta hiilipohjaisesta yhdisteestä, Titanin ilmakehästä. Aikaisemmin sitä löydettiin vain kaasu- ja pölypilvistä tähtienvälisessä väliaineessa, koska muissa olosuhteissa se tulee nopeasti kemiallisiin reaktioihin muiden yhdisteiden kanssa. Tällainen aine muodostaa perustan DNA- ja RNA-molekyyleille - elämän "rakennuspalikoille". Planetologit eivät sulje pois mahdollisuutta, että tämän aineen perusteella voi syntyä äärimmäisen eksoottisia elämänmuotoja, jotka kykenevät kestämään esimerkiksi äärimmäistä kylmää - 200 ° C, jota yksikään elävä olento maan päällä ei kestä. [kahdeksan]
Simulaatiot ovat johtaneet siihen, että Titanissa on tarpeeksi orgaanista ainetta käynnistämään samanlaisen kemiallisen evoluution kuin oletetaan tapahtuneen maan päällä . Vaikka analogia viittaa nestemäisen veden läsnäoloon pidempään kuin tällä hetkellä havaitaan, useat teoriat viittaavat siihen, että jälkivaikutuksista saatu nestemäinen vesi voitaisiin varastoida jäätyneeseen eristekerrokseen. Lämmönvaihto sisä- ja yläkerroksen välillä on kriittistä minkä tahansa elämän ryhmän säilymiselle. Mikrobielämän havaitseminen Titanilla riippuu suurelta osin näistä biogeenisistä tekijöistä.
Lisäksi on havaittu, että syvällä pinnan alla voi olla nestemäisiä ammoniakin tai jopa veden valtameriä. [9] Saturnuksen voimakas vuorovesitoiminta voi lämmittää ytimen ja pitää lämpötilan riittävän korkeana nestemäisen veden olemassaoloon [10] . Cassini-kuvien vertailu vuodelta 2005 ja 2007 osoitti, että maiseman yksityiskohdat olivat siirtyneet noin 30 km. Koska Titan on aina kääntynyt toiselta puolelta Saturnukseen, tällainen siirtymä voidaan selittää sillä, että jäinen kuori on erotettu satelliitin päämassasta globaalilla nestekerroksella [10] .
Veden oletetaan sisältävän huomattavan määrän (noin 10 %) ammoniakkia, joka toimii veteen jäätymisenestoaineena [11] alentaen sen jäätymispistettä. Yhdessä satelliitin kuoren aiheuttaman korkean paineen kanssa tämä voi olla lisäehto maanalaisen valtameren olemassaololle [12] [13] .
Kesäkuun 2012 lopussa julkaistujen ja Cassini-avaruusaluksen aiemmin keräämien tietojen mukaan Titanin pinnan alla (noin 100 km syvyydessä) pitäisi todellakin olla valtameri, joka koostuu vedestä, jonka sisältö on mahdollisesti pieni. suolojen määrä [14] . Uudessa vuonna 2014 julkaistussa tutkimuksessa, joka perustuu Cassinin keräämien tietojen perusteella rakennettuun kuun painovoimakarttaan , tutkijat ovat ehdottaneet, että Saturnuksen kuun valtameren nesteelle on ominaista lisääntynyt tiheys ja äärimmäinen suolapitoisuus. Todennäköisimmin se on suolavettä , joka sisältää natriumia, kaliumia ja rikkiä sisältäviä suoloja. Lisäksi satelliitin eri osissa valtameren syvyys vaihtelee - paikoin vesi jäätyy, muodostaen jääkuoren, joka peittää valtameren sisältä, ja nestekerros näissä paikoissa ei käytännössä ole yhteydessä pintaan. Titanista. Merenpinnan alaisena olevan valtameren voimakas suolaisuus tekee siitä lähes mahdotonta elää siellä. [viisitoista]
Lisäksi on ehdotettu, että Titanin pinnalla olevassa nestemäisessä metaanissa ja etaanissa voisi olla elämää, jotka ovat jokien ja järvien muotoisia, aivan kuten maapallon organismit elävät vedessä. Sellaiset olennot käyttäisivät H2 : ta O 2:n sijasta , reagoisivat asetyleenin kanssa glukoosin sijaan ja tuottaisivat metaania hiilidioksidin sijaan .
Metaanin tehokkuudesta elämän liuottimena veteen verrattuna käydään keskustelua: vesi on metaania tehokkaampi liuotin, minkä ansiosta se kuljettaa ainetta helpommin soluun, mutta metaanin alhaisempi kemiallinen reaktiivisuus mahdollistaa sen muodostumisen helpommin. suuria rakenteita, kuten proteiineja ja vastaavia.
Toinen ehdotus on, että nestemäisessä metaanissa tai etaanissa elävät organismit voivat käyttää erilaisia yhdisteitä liuottimena. Esimerkiksi fosfiini (PH 3 ) ja yksinkertaiset fosforin ja vedyn yhdisteet. Kuten vedellä ja ammoniakilla, fosfiinilla on polaarisuus, mutta se esiintyy nesteenä alemmissa lämpötiloissa kuin joko ammoniakki tai vesi. Nestemäisessä etaanissa fosfiini on yksittäisten pisaroiden muodossa, mikä tarkoittaa, että solumaisia rakenteita voisi olla ilman solukalvoja.
Vuonna 2005 astrobiologi Chris McKay ennusti, että jos metanogeeninen elämä kuluttaa riittävästi ilmakehän vetyä, sillä on huomattava vaikutus seossuhteeseen Titanin troposfäärissä . Tämän raportoi myöhemmin kesäkuussa 2010 Darrell Strobel Johns Hopkins -yliopistosta , joka havaitsi molekyylivedyn ylimäärän yläilmakehässä, mikä johti alasvirtauksiin noin 1025 molekyyliä sekunnissa. Pinnan lähellä vety näyttää katoavan, koska metanogeeniset elämänmuodot kuluttavat sitä. Samassa kuussa toisessa artikkelissa mainittiin, että Titanin pinnan lähellä ei ole asetyleeniä, mikä on yhdenmukainen sen hypoteesin kanssa, että asetyleeniä, kuten vetyä, myös kuluttavat metanogeenit. Chris McKay myönsi , että elämän läsnäolo on mahdollinen selitys päätelmille vedyn ja asetyleenin puuttumisesta pinnalla, mutta varoitti, että tälle ilmiölle voi olla muitakin selityksiä, nimittäin: esimerkiksi mahdollisuus, että tulokset olivat virheellinen inhimillisen erehdyksen tai tiettyjen mineraalikatalyyttien vuoksi .
Vaihtoehtoisia selityksiä elämän hypoteettiselle olemassaololle Titanilla on myös ehdotettu: jos Titanilla on elämää, olisi tilastollisesti todennäköistä, että se on peräisin maapallolta tai toiselta planeetalta ja ilmaantui itsenäisesti panspermiana tunnetussa prosessissa . On ehdotettu, että asteroidit ja komeetat ovat saattaneet tuoda elämään sinne. Mutta toisaalta, minkä tahansa elävän olennon, joka pääsi Titanin kryogeenisiin hiilivetyjärviin, olisi sopeuduttava niin vaikeisiin elinoloihin, mikä on erittäin epätodennäköistä.
Kesäkuun 2021 lopussa tieto siitä, että Titanissa on vinyylisyanidia, vahvistettiin. Se toimii analogisena maanpäällisille fosfolipideille, jotka muodostavat osittain läpäiseviä solukalvoja, joita ilman tunnettu elämä olisi mahdotonta. Cassini-luotain löysi vinyylisyanidin useita vuosia sitten, mutta tietojen vahvistaminen kesti aikaa. Tämä tarkoittaa, että Titanin metaanijoissa ja järvissä voi syntyä yksisoluista elämää, josta monimutkaisempi elämä on mahdollista. [16] [17]
| Titaani | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Maantiede |
| |||||||
| Opiskelu | ||||||||
| Muut aiheet |
| |||||||
| ||||||||