Livet på Titan , Saturns største måne , forbliver i øjeblikket et åbent spørgsmål og emne for videnskabelig diskussion og forskning.
Titan er betydeligt koldere end Jorden , så der er intet flydende vand på dens overflade . Der er dog søer af flydende metan og ethan , såvel som floder og hele have fra dem, derudover kan disse gasser falde som nedbør, som regn fra vand på Jorden . Titan indeholder med stor sandsynlighed også et flydende hav under overfladen, bestående af ammoniak eller vand.
Nogle modeller viser, at Titan kan understøtte eksistensen af "omvendte" semipermeable acrylonitril -baserede membraner i en flydende ikke-polær metan-ethan-blanding på overfladen [1] . Men under forhold, hvor methan-ethan-blandingen eksisterer i en flydende tilstand, krystalliserer alle molekyler større og mere polære end acrylonitril uundgåeligt på grund af den meget større styrke af bindingen mellem polære molekyler (dette princip er baseret på carbonhydridfraktionering og alkoholudfældning af nukleinsyrer). Samtidig observeres komplekse kemiske processer med selektiv metabolisme og akkumulering af en række stoffer i dette miljø, hvilket er genstand for omfattende diskussioner i samfundet af planetforskere, herunder NASA [2] [3] [4] . Titans atmosfære er tæt, reaktiv og rig på organiske forbindelser; disse kendsgerninger fik videnskabsmænd til at gøre yderligere antagelser om eksistensen af liv eller forudsætningerne for liv, især i den øvre atmosfære [2] . Dens atmosfære indeholder også brint , og metan kan kombineres med nogle af de organiske forbindelser (såsom acetylen ) for at give energi og udvikle liv .
I juni 2010 rapporterede forskere, baseret på analysen af data fra Cassini-Huygens- missionen , anomalier i Titans atmosfære nær dens overflade. Baseret på dette fremlagde de en hypotese om "vejrtrækningen" af primitive biologiske organismer . Ifølge denne hypotese kunne organismer absorbere brintgas og føde på acetylenmolekyler, mens metan ville blive dannet i løbet af deres liv. Som følge heraf ville der være mangel på acetylen på Titan og et fald i hydrogenindholdet nær overfladen [2] . Der er dog ingen direkte beviser for eksistensen af liv på Titan endnu.
På grund af Titans afstand fra Solen er den meget koldere end Jorden. Dens overfladetemperatur er omkring 94 K (−179 °C). Ved sådanne temperaturer smelter vandis ikke, fordamper eller sublimerer, men forbliver altid fast.
På grund af den ekstreme kulde, samt manglen på kuldioxid i atmosfæren, mener forskere, at forholdene på Titan er værre for liv at bebo end på Jorden før livets fremkomst. Samtidig udelukker de ikke liv i miljøet af flydende metan og ethan og siger, at opdagelsen af sådanne livsformer (selvom meget primitive) ville indikere udbredelsen af liv i universet .
I 1970'erne opdagede astronomer uventet høje niveauer af infrarøde emissioner fra Titan. En mulig forklaring på dette var, at Titans overflade var varmere end forventet på grund af drivhuseffekten. Nogle skøn over overfladetemperaturer nærmer sig endda temperaturer i kølige områder af Jorden [5] . Der var dog en anden mulig forklaring på infrarød stråling: det var meget koldt på overfladen, men den øvre atmosfære blev opvarmet ved absorption af ultraviolet lys af molekyler af ethan , ethylen og acetylen .
Titanium kan blive væsentligt varmere i fremtiden. Om seks milliarder år, når Solen bliver en rød kæmpe, kan Titans overfladetemperatur stige til 200 K (-73°C) , hvilket er nok til eksistensen af et stabilt hav af vand-ammoniakblanding på overfladen. Disse forhold kan skabe et behageligt miljø for eksotiske livsformer og vil vare ved i flere hundrede millioner år. Denne tid er nok til fødslen af et relativt simpelt liv.
Den tilsyneladende mangel på flydende vand på Titans overflade er blevet citeret af NASA som et argument mod liv på månen. Ifølge agenturet er vand ikke kun vigtigt som et "opløsningsmiddel for livet, som vi kender det", men også fordi det er "entydigt egnet til at fremme selvorganiseringen af organisk stof" [6] .
Selvom Cassini-Huygens ikke var udstyret til at fremlægge beviser for eksistensen af komplekst organisk stof, viste han, at miljøet på Titan var meget lig miljøet i de tidlige stadier af Jordens eksistens . Forskere mener, at atmosfæren på den tidlige Jord var den samme i sammensætning som den nuværende atmosfære på Titan, med en vigtig undtagelse: manglen på vanddamp på Titan.
Der er udviklet mange hypoteser, der forsøger at bygge bro over overgangen fra kemisk til biologisk evolution . Miller-Urey-eksperimentet og flere efterfølgende eksperimenter viste, at i den øvre del af Titans atmosfære, under den konstante virkning af ioniserende kortbølget stråling, finder en kontinuerlig proces med dannelse af komplekse molekyler og polymere stoffer sted. Det er disse stoffer, som danner en blanding af kulbrinter med det almindelige navn tholins , der danner orange smog , som fuldstændig skjuler satellittens overflade i det synlige område af spektret. Reaktionerne begynder med dissociation af nitrogen , metan og ledsages af dannelsen af blåsyre , acetylen og mere komplekse kulbrinter . Produkterne af disse reaktioner i en kold atmosfære har som regel en fast fase af aggregeringstilstanden og sætter sig på overfladen i form af støv. Muligheden for yderligere reaktioner - op til dannelsen af aminosyrer - er også blevet undersøgt, og da lave overfladetemperaturer begrænser hastigheden af kemiske reaktioner, er der også foretaget skøn over den tid, det tager at opnå præbiotiske forbindelser under hensyntagen til det faktum. at der i store asteroide-nedslagssteder og i kryovulkaniske områder kan være områder med flydende vand nær overfladen.
I oktober 2010 udførte forskere fra University of Arizona et eksperiment svarende til Miller-Urey-eksperimentet , men med en atmosfære svarende til Titans (med metan , nitrogen og carbonmonoxid ), under eksperimentet fem nukleotid (nitrogenholdige) baser ( adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T) og uracil (U)) - byggestenene i DNA og RNA ( der blev også fundet aminosyrer : glycin og alanin ) - i dette tilfælde blev vist, at nukleotidbaser og aminosyrer kan dannes uden tilstedeværelse af flydende vand som opløsningsmiddel. [7]
I november 2020 opdagede forskere spor af cyclopropenylidin, en simpel kulstofbaseret forbindelse, i Titans atmosfære. Tidligere blev det kun fundet i gas- og støvskyer i det interstellare medium, da det under andre forhold hurtigt indgår i kemiske reaktioner med andre forbindelser. Sådan et stof danner grundlaget for DNA- og RNA-molekyler - livets "byggesten". Planetologer udelukker ikke muligheden for, at der på grundlag af dette stof kan fødes ekstremt eksotiske livsformer, der for eksempel er i stand til at udholde ekstrem kulde - 200 ° C, som ingen levende væsen på jorden kan udholde. [otte]
Simuleringer har ført til den antydning, at der findes nok organisk stof på Titan til at igangsætte kemisk udvikling svarende til den, der antages at have fundet sted på Jorden . Selvom analogien antyder tilstedeværelsen af flydende vand i længere perioder end i øjeblikket observeret, tyder flere teorier på, at flydende vand fra eftervirkningerne kunne opbevares i det frosne isoleringslag. Varmeudveksling mellem de indre og øvre lag vil være afgørende for bevarelsen af enhver livsgruppe. Påvisningen af mikrobielt liv på Titan vil i høj grad afhænge af disse biogene faktorer.
Derudover er det blevet bemærket, at flydende oceaner af ammoniak eller endda vand kan eksistere dybt under overfladen. [9] Saturns kraftige tidevandsvirkning kunne varme kernen op og holde en temperatur høj nok til at flydende vand eksisterer [10] . En sammenligning af Cassini-billederne fra 2005 og 2007 viste, at landskabsdetaljerne var forskudt med omkring 30 km. Da Titan altid er vendt mod Saturn på den ene side, kan et sådant skift forklares ved, at den iskolde skorpe er adskilt fra satellittens hovedmasse af et globalt væskelag [10] .
Det antages, at vandet indeholder en betydelig mængde ammoniak (ca. 10%), som virker på vandet som frostvæske [11] , hvilket sænker dets frysepunkt. I kombination med det høje tryk, som satellittens skorpe udøver, kan dette være en yderligere betingelse for eksistensen af et underjordisk hav [12] [13] .
Ifølge de data, der blev frigivet i slutningen af juni 2012 og tidligere indsamlet af Cassini-rumfartøjet, burde der virkelig være et hav under Titans overflade (i en dybde på ca. 100 km), bestående af vand med et muligt indhold af en lille mængde salte [14] . I en ny undersøgelse offentliggjort i 2014, baseret på et gravitationskort over månen bygget ud fra data indsamlet af Cassini , har videnskabsmænd foreslået, at væsken i havet af Saturns måne er karakteriseret ved øget tæthed og ekstrem saltholdighed. Mest sandsynligt er det en saltlage , som inkluderer salte, der indeholder natrium, kalium og svovl. Derudover varierer havets dybde i forskellige dele af satellitten - nogle steder fryser vandet og opbygger en isskorpe, der dækker havet indefra, og væskelaget på disse steder er praktisk talt ikke forbundet med overfladen af Titan. Det stærke saltholdighed i det underjordiske hav gør det næsten umuligt for liv at eksistere i det. [femten]
Derudover er det blevet foreslået, at der kunne eksistere liv i den flydende metan og ethan på Titans overflade, som er formet som floder og søer, ligesom organismer på Jorden lever i vand. Sådanne væsener ville bruge H 2 i stedet for O 2 , reagere med acetylen i stedet for glucose og producere metan i stedet for kuldioxid .
Der er en debat om effektiviteten af metan som opløsningsmiddel for livet sammenlignet med vand: vand er et kraftigere opløsningsmiddel end metan, som gør det lettere at transportere stof ind i cellen, men metans lavere kemiske reaktivitet gør det lettere at dannes. store strukturer, såsom proteiner og lignende. .
Et andet forslag er, at organismer, der lever i flydende metan eller ethan, kan bruge forskellige forbindelser som opløsningsmiddel. For eksempel phosphin (PH 3 ) og simple forbindelser af phosphor og brint. Ligesom vand og ammoniak har phosphin en polaritet, men det eksisterer som en væske ved lavere temperaturer end enten ammoniak eller vand. I flydende ethan er phosphin i form af individuelle dråber, hvilket betyder, at cellelignende strukturer kunne eksistere uden cellemembraner.
Tilbage i 2005 forudsagde astrobiolog Chris McKay , at hvis methanogent liv forbruger nok atmosfærisk brint, vil det have en mærkbar effekt på blandingsforholdet i Titans troposfære . Dette blev senere rapporteret i juni 2010 af Darrell Strobel fra Johns Hopkins University , som bemærkede en overflod af molekylært brint i den øvre atmosfære, hvilket resulterede i downdrafts med omkring 1025 molekyler i sekundet. Nær overfladen ser brint ud til at forsvinde på grund af dets forbrug af methanogene livsformer. I samme måned nævnte en anden artikel, at der ikke er acetylen i nærheden af Titans overflade, hvilket er i overensstemmelse med hypotesen om, at acetylen ligesom brint også forbruges af methanogener. Chris McKay , mens han var enig i, at tilstedeværelsen af liv er en mulig forklaring på konklusionerne om fraværet af brint og acetylen ved overfladen, advarede om, at der kan være andre forklaringer på dette fænomen, nemlig: for eksempel muligheden for, at resultaterne var forkert på grund af menneskelige fejl eller tilstedeværelsen af visse mineralske katalysatorer .
Alternative forklaringer på den hypotetiske eksistens af liv på Titan er også blevet foreslået: hvis liv eksisterer på Titan, så ville det være statistisk sandsynligt, at det stammer fra Jorden eller fra en anden planet og optrådte uafhængigt i en proces kendt som panspermia . Det er blevet foreslået, at asteroider og kometer kan have bragt liv der. Men på den anden side ville ethvert levende væsen, der kom ind i Titans kryogene kulbrintesøer, skulle tilpasse sig så vanskelige livsbetingelser, hvilket er meget usandsynligt.
I slutningen af juni 2021 blev oplysningerne om, at vinylcyanid er til stede på Titan, bekræftet. Det tjener som en analog af terrestriske fosfolipider, som danner delvist permeable cellemembraner, uden hvilke kendt liv ville være umuligt. Vinylcyanid blev opdaget af Cassini-sonden for flere år siden, men det tog tid at bekræfte dataene. Det betyder, at der i Titans metanfloder og søer kan fødes encellet liv, hvorfra mere komplekst liv er muligt. [16] [17]
| Titanium | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Geografi |
| |||||||
| Undersøgelse | ||||||||
| Andre emner |
| |||||||
| ||||||||