Har Cassini fundet en universel driver til præbiotisk kemi på Titan?

En vigtig type molekyle, der hjælper med at producere komplekst organisk materiale, er blevet opdaget i Titans disige øvre atmosfære af et UCL-ledet team som en del af den internationale Cassini-Huygens-mission.

I undersøgelsen, udgivet i Astrofysiske journalbreve , forskere identificerede negativt ladede molekyler kaldet 'carbon chain anions' i atmosfæren i Titan, Saturns største måne. Disse lineære molekyler forstås at være byggesten mod mere komplekse molekyler, og kan have fungeret som grundlag for de tidligste former for liv på Jorden.

Teamet siger, at opdagelsen af ​​de negativt ladede kulstofkædeanioner er overraskende, fordi de er meget reaktive og ikke bør vare længe i Titans atmosfære, før de kombineres med andre materialer. Deres opdagelse der er ved at omforme den nuværende forståelse af den tåge månens atmosfære.

Detektionerne blev foretaget ved hjælp af Cassinis plasmaspektrometer, kaldet CAPS, da Cassini fløj gennem Titans øvre atmosfære, 950–1300 km over overfladen.

Interessant nok, dataene viser, at kulkæderne bliver udtømte tættere på månen, mens forstadier til større aerosolmolekyler undergår hurtig vækst. Dette tyder på et tæt forhold mellem de to, med carbonkæderne 'såning' de større molekyler, der menes at falde ned til, og indbetaling på, overfladen.

"Vi har foretaget den første entydige identifikation af carbon chain anioner i en planetlignende atmosfære, som vi mener er en vital springbræt i produktionslinjen til at vokse sig større, og mere komplekse organiske molekyler, såsom månens store dispartikler, "sagde Ravi Desai, studielederforfatter og ph.d. -studerende ved UCL.

"Dette er en kendt proces i det interstellare medium - de store molekylære skyer, hvorfra stjernerne selv dannes - men nu har vi set det i et helt andet miljø, hvilket betyder, at det kunne repræsentere en universel proces til fremstilling af komplekse organiske molekyler. Spørgsmålet er, kan det også ske ved andre nitrogen-metanatmosfærer som ved Pluto eller Triton, eller på exoplaneter med lignende egenskaber? "

Titan kan prale af en tyk nitrogen- og metanatmosfære med noget af den mest komplekse kemi, der ses i solsystemet. Det menes endda at efterligne atmosfæren på den tidlige jord, før opbygning af ilt. Som sådan, Titan kan ses som et laboratorium i planetskala, der kan studeres for at forstå de kemiske reaktioner, der kan have ført til liv på Jorden, og det kan forekomme på planeter omkring andre stjerner.

"Udsigten til en universel vej mod ingredienserne til livet har konsekvenser for, hvad vi skal kigge efter i søgen efter liv i universet, "sagde medforfatter professor Andrew Coates, også fra UCL og medforsker af CAPS. "Titan præsenterer et lokalt eksempel på spændende og eksotisk kemi, hvorfra vi har meget at lære. "

I Titans øvre atmosfære, nitrogen og metan udsættes for energi fra sollys og energiske partikler i Saturns magnetosfære. Disse energikilder driver reaktioner, der involverer nitrogen, brint og kulstof, hvilket fører til mere komplicerede præbiotiske forbindelser.

Disse store molekyler driver ned mod den lavere atmosfære, danner en tyk dis af organiske aerosoler, og menes til sidst at nå overfladen. Men den proces, ved hvilken simple molekyler i den øvre atmosfære omdannes til den komplekse organiske dis i lavere højder, er kompliceret og vanskelig at bestemme. Denne opdagelse tilføjer vigtig information, der hjælper forskere med at forstå den kemiske proces.

"Disse inspirerende resultater fra Cassini viser vigtigheden af ​​at spore rejsen fra små til store kemiske arter for at forstå, hvordan komplekse organiske molekyler produceres i en tidlig jordlignende atmosfære, "tilføjede Dr. Nicolas Altobelli, ESAs Cassini -projektforsker. "Selvom vi ikke har opdaget selve livet, finde komplekse organiske stoffer ikke kun på Titan, men også i kometer og i hele det interstellare medium, vi er helt sikkert tæt på at finde dets forløbere. "

Cassinis 13-årige odyssé i det saturniske system nærmer sig snart en afslutning, men fremtidige missioner, såsom det internationale James Webb -rumteleskop og ESAs eksoplanetmission Platon er udstyret til at lede efter denne proces ikke kun i vores eget solsystem, men andre steder. Avancerede jordbaserede faciliteter som ALMA kan også muliggøre opfølgende observationer af denne proces på arbejdet i Titans atmosfære, fra Jorden.