Hvor skal man søge efter tegn på liv på Titan

Nye fund, offentliggjort i tidsskriftet Astrobiologi , tyder på, at store kratere er de vigtigste steder, hvor man kan finde livets byggesten på Saturns største måne, Titan.

Titan er en iskold flade dækket af organiske molekyler, med flydende metansøer omgivet af en tyk, uklar atmosfære af nitrogen og metan, der rejser spørgsmålet:hvorfor er der ikke liv i denne mærkeligt jordlignende verden? Måske er det den lune –179 grader Celsius (-300 grader Fahrenheit) temperatur på overfladen, der sandsynligvis ville forhindre biokemiske reaktioner i at finde sted. Men er der et sted på Titan, hvor der kan være håb om, at biomolekyler, såsom aminosyrer, kunne dannes? Et hold ville finde ud af det.

Brug af billeder og data fra Cassini -rumfartøjet og Huygens -sonden, forskere ledet af Dr. Catherine Neish, en planetforsker med speciale i slagkratering ved University of Western Ontario, gik på jagt efter de bedste steder at lede efter biologiske molekyler på overfladen af ​​Titan. Liv, som vi kender det, er kulstofbaseret og bruger flydende vand som opløsningsmiddel. Titans overflade har rigelige kulstofrige molekyler (kulbrinter), der har vist sig at danne aminosyrer, byggestenene til proteiner, der er nødvendige for livet, når de udsættes for flydende vand i laboratoriesimuleringer.

Heri ligger problemet:Titan er alt for kold til, at flydende vand kan være til stede på overfladen. Selvom dette ikke er et gunstigt scenario for dannelse af livbærende molekyler, der er håb.

Sletning af kratere

Radarmålinger fra Cassini, som kredsede om Saturn i 13 år, var i stand til at se gennem Titans optisk tykke atmosfære, afslører terrænet i denne gådefulde verden. Hvad der blev afsløret var uventet - Titan er aktiv. Cassinis radarinstrument afslørede søer, klitter, bjerge, floddale, og ikke mange kratere, hvilket indikerer, at der sker processer, der dukker Titan op igen og enten udfylder eller eroderer ældre kratere. At opdage en lignende verden som Jorden over ni gange dens afstand til Solen var monumental.

Med et så kendt landskab til Jorden, hvor ville de bedste steder være at lede efter tegn på liv? Selvom metansøerne kan have virket som det oplagte valg, Neish og hendes kolleger fandt i stedet kratere og kryovulkaner (områder, hvor flydende vand bryder ud under Titans iskolde overflade) for at være de to mest lokkende steder. Begge funktioner holder løfte om at smelte Titans iskolde skorpe i flydende vand, et nødvendigt skridt til at danne komplekse biomolekyler.

Dr.Morgan Cable, en teknolog i sektionen Instrument Systems Implementation and Concepts på NASAs Jet Propulsion Laboratory, i Pasadena, Californien, er ekspert i 'tholins' (organisk produceret, når simple gasblandinger udsættes for kosmisk stråling). Hun kommenterede, "Når vi blander tholiner med flydende vand, laver vi aminosyrer rigtig hurtigt. Så ethvert sted, hvor der er flydende vand på Titans overflade eller nær overfladen, kan skabe forstadier til liv - biomolekyler - det ville være vigtigt for livet, som vi kender det , og det er virkelig spændende. "

Kratere er bedst

Med både kryovulkaner og kratere som bogstavelige hotspots til smeltning på Titan, hvilken funktion er den, du skal satse dine penge på? For Neish, svaret er utvetydigt kratere, på trods af at der ikke er så mange på Titan som der er på vores måne.

"Kratere viste sig virkelig at være den klare vinder af tre hovedårsager, "Neish fortæller til Astrobiology Magazine." Én, er, at vi er ret sikre på, at der er kratere på Titan.

Kratering er en meget almindelig geologisk proces, og vi ser cirkulære træk, der næsten helt sikkert er kratere på overfladen, " hun siger.

Det andet punkt er, at kratere sandsynligvis ville generere mere smelte end en kryovulkan, hvilket betyder, at "de tager længere tid at fryse, så [vandet] forbliver flydende i længere tid, "siger Neish, tilføjer, at flydende vand er nøglen til, at komplekse kemiske reaktioner finder sted.

"Det sidste punkt er, at nedslagskratere skal producere vand, der har en højere temperatur end en kryovulkan, "siger Neish. Varmere vand betyder hurtigere kemiske reaktionshastigheder, som løfter om oprettelsen af ​​livbærende molekyler.

"Vand kunne forblive flydende i disse miljøer i tusinder af år, eller endnu længere, "siger Cable.

Kryovulkaner, på den anden side, er ikke så varme. "Når en kryovulkan bryder ud, det bryder typisk ud lige ved isens smeltetemperatur, og vi tænker enhver 'lava' [i dette tilfælde, en slushy form af vand] på Titan ville være stærkt dopet med ammoniak, som undertrykker frysepunktet en del, så det ville gøre lavaen temmelig kold, "siger Neish.

For at sætte den sidste søm i kisten til disse iskolde vulkaner, cryovolcanisme viser sig at være en mere uklar og undvigende proces. Forestil dig is, som er mindre tæt end vand, flyder i et glas vand. "At forsøge at få vandet op på toppen af ​​isen er ret svært, når man har en densitetskontrast som denne, "siger Neish." Cryovolcanisme er den sværere ting at gøre, og der er meget få tegn på det på Titan. "

Faktisk, cryovolcanisme er måske ikke engang ægte på Titan. "Sotra Facula [et bjergrigt træk på Titan, der ser ud til at have en caldera-lignende depression] er måske det bedste og eneste eksempel, vi har på en kryovulkan på Titan." tilføjer Neish. "Så det er meget sjældnere, hvis den overhovedet eksisterer. "

In situ målinger

Sinlap (112 kilometer/70 miles i diameter), Selk (90 kilometer), og Menrva (392 kilometer/244 miles) kratere, som er de største friske kratere på Titan, er de bedste steder at kigge efter, når vi endelig har mulighederne for at søge efter biomolekyler i disse kratere. En sonde skulle lande på Titan og foretage lokalmålinger for at gøre sådan en opdagelse. Men er disse mål de næste kandidater til en fremtidig Titan -mission? Ikke alle er overbeviste.

"Vi ved ikke, hvor vi skal søge, selv med resultater som dette, "siger Dr. David Grinspoon, seniorforsker ved Planetary Science Institute. "Jeg ville ikke bruge det til at guide vores næste mission til Titan. Det er for tidligt."

I stedet, Grinspoon vil snuse flere steder på Titan. "Fordi der er så lidt, at vi faktisk ved om planeten, det giver mere mening at karakterisere en række miljøer først, " han siger.

Alligevel, selvom Titan er forvirrende, søgen efter livets byggesten i denne frigide verden skal starte et sted, og resultatet af denne forskning giver os ikke én, men tre potentielle kandidater til, hvor den søgning skal startes, med forhåbentlig mange flere til at komme.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASA's Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.