Saturnus största måne Titan är kanske det mest fascinerande fastighetsobjektet i solsystemet just nu. Inte överraskande, med tanke på att månens täta atmosfär, rika organiska miljö och prebiotisk kemi anses likna Jordens primordiala atmosfär. Som sådan tror forskare att månen kan fungera som ett slags laboratorium för att studera de processer där kemiska element blir byggstenarna för livet.
Dessa studier har redan lett till en mängd information, som inkluderade den senaste upptäckten av "kolkedjeanioner" - som tros vara byggstenar för mer komplexa molekyler. Och nu, tack vare data från Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) i Chile, har ett team av NASA-forskare upptäckt förekomsten av akrylonitril, ett annat kemiskt element som kan vara basen för livet på den månen.
Studien som beskriver deras resultat - med titeln "ALMA-upptäckt och astrobiologisk potential för vinylcyanid på Titan" - publicerades i tidningen 28 juli av tidskriften Vetenskapliga framsteg. I det förklarar teamet hur data från ALMA-matrisen indikerade att stora mängder akrylnitril (C2H3CN) finns på Titan - troligen inom månens stratosfär.
Som Maureen Palmer, en forskare med Goddard Center for Astrobiology och ledande författare på tidningen, indikerade i ett pressmeddelande från NASA: ”Vi hittade övertygande bevis på att akrylonitril finns i Titans atmosfär, och vi anser att det finns ett betydande utbud av detta råmaterial når ytan. ”
Även känd som vinylcyanid, akrylonitril används här på jorden för tillverkning av plast. Tidigare har det spekulerats att denna förening kan vara närvarande i Titans atmosfär. Det var emellertid först nyligen som forskare blev medvetna om möjligheten att det är grunden för levande varelser inom Titans rika organiska miljö - med sin ständiga tillgång till kol, väte och kväve.
Detta är baserat på en studie som genomfördes 2015, där ett team av forskare från Cornell försökte avgöra om organiska celler kunde bildas i Titans hårda miljö. Med tanke på att månen upplever en genomsnittlig yttemperatur på -179 ° C (-290 ° F) och atmosfären främst är kväve och kolväten, kunde lipid-tvåskiktsmembran (som är grunden till livet på jorden) inte överleva där.
Efter genomförande av molekylsimuleringar bestämde emellertid teamet att små organiska kväveföreningar skulle kunna bilda ett ark med material som liknar ett cellmembran. De bestämde också att dessa ark kunde bilda ihåliga mikroskopiska sfärer som de kallade ”azotosomer”, och att den bästa kemiska kandidaten för detta ark skulle vara akrylonitril.
Ett sådant material skulle kunna överleva i flytande metan och vid extremt kalla temperaturer och skulle därför vara den mest sannolika basen för organiskt liv på Titan. Som Michael Mumma, chef för Goddard Center for Astrobiology, förklarade:
Förmågan att bilda ett stabilt membran för att skilja den inre miljön från den yttre är viktig eftersom det ger ett sätt att innehålla kemikalier som är tillräckligt länge för att de ska kunna interagera. Om membranliknande strukturer skulle kunna bildas av vinylcyanid, skulle det vara ett viktigt steg på vägen till livet på Saturns måne Titan. "
För sin studie kombinerade Goddard-teamet 11 högupplösta datasätt från ALMA, som de hämtade från ett arkiv med observationer som användes för att kalibrera matrisen. Från uppgifterna bestämde Palmer och hennes team att akrylonitril är relativt rikligt i Titans atmosfär och når koncentrationer på upp till 2,8 delar per miljard. De bestämde också att det skulle vara vanligast i Titans övre atmosfär.
Det är här som kol, väte och kväve kan kemiskt binda från exponering för solljus och energiska partiklar från Saturns magnetfält. Så småningom skulle akrylnitrilen ta sig igenom den kalla atmosfären och kondensera för att bilda regndroppar som skulle falla till ytan. Teamet uppskattade också hur mycket av detta material som skulle samlas i Ligeia Mare - Titans näst största metansjö - över tid.
Slutligen beräknade de att inom varje kubikcentimeter (cm³) av dess volym kunde Ligeia Mare bilda så många som 10 000 000 azotosomer. Det ungefär tio gånger så mycket bakterier som finns i vattnet längs jordens kustregioner. Som Martin Cordiner, en av de äldre författarna i tidningen, antydde, är dessa resultat säkert uppmuntrande när det gäller jakten på utomjordiskt liv i vårt solsystem.
"Upptäckten av denna svårfångade, astrobiologiskt relevanta kemikalie är spännande för forskare som är angelägna om att avgöra om livet kan utvecklas på isiga världar som Titan," sade han. "Detta fynd lägger en viktig del till vår förståelse av solsystemets kemiska komplexitet."
Studien och grunden för dess slutsatser är ganska spekulativ. Men de visar att inom vissa fastställda parametrar kan liv existera i vårt solsystem långt bortom gränserna för vår sols ”bebyggliga zon”. Denna studie kan också få konsekvenser för jakten på livet i extrasolära system. Om forskare definitivt kan säga att livet inte behöver varmare temperaturer och flytande vatten för att öppna, öppnar det enorma möjligheter.
Under de kommande decennierna förväntas flera uppdrag gå till Titan, allt från ubåtar som kommer att utforska dess metansjöar till drönare och flygplattformar som kommer att studera dess atmosfär och yta. Redan förväntas de få värdefull information om bildandet av Saturn-systemet. Men att också upptäcka helt nya livsformer? Det skulle verkligen bli jordskaligt!
