Saturnus 'grootste maan Titan is op dit moment misschien wel het meest fascinerende stuk onroerend goed in het zonnestelsel. Niet verwonderlijk, aangezien wordt aangenomen dat de dichte atmosfeer van de maan, de rijke organische omgeving en de prebiotische chemie vergelijkbaar zijn met de oeratmosfeer van de aarde. Als zodanig geloven wetenschappers dat de maan kan dienen als een soort laboratorium om de processen te bestuderen waarbij chemische elementen de bouwstenen voor het leven worden.
Deze studies hebben al geleid tot een schat aan informatie, waaronder de recente ontdekking van "koolstofketenanionen" - waarvan wordt aangenomen dat ze bouwstenen zijn voor complexere moleculen. En nu, dankzij gegevens van de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Chili, heeft een team van NASA-onderzoekers de aanwezigheid van acrylonitril ontdekt, een ander chemisch element dat de basis zou kunnen vormen voor het leven op die maan.
De studie met details over hun bevindingen - getiteld "ALMA-detectie en astrobiologisch potentieel van vinylcyanide op Titan" - werd gepubliceerd in het nummer van 28 juli van het tijdschrift Wetenschappelijke vooruitgang. Daarin legt het team uit hoe gegevens uit de ALMA-array erop wezen dat grote hoeveelheden acrylonitril (C2H3CN) bestaan op Titan - hoogstwaarschijnlijk binnen de stratosfeer van de maan.
Zoals Maureen Palmer, een onderzoeker bij het Goddard Center for Astrobiology en de hoofdauteur op het papier, in een NASA-persbericht aangaf: “We vonden overtuigend bewijs dat acrylonitril aanwezig is in de atmosfeer van Titan, en we denken dat er een aanzienlijke voorraad van deze grondstof is bereikt de oppervlakte. '
Ook bekend als vinylcyanide, wordt acrylonitril hier op aarde gebruikt bij de vervaardiging van kunststoffen. In het verleden werd gespeculeerd dat deze verbinding in de atmosfeer van Titan aanwezig zou kunnen zijn. Het was echter pas onlangs dat wetenschappers zich bewust werden van de mogelijkheid dat het de basis zou zijn voor levende wezens in de rijke organische omgeving van Titan - met zijn gestage toevoer van koolstof, waterstof en stikstof.
Dit is gebaseerd op een studie die werd uitgevoerd in 2015, waarbij een team van Cornell-wetenschappers probeerde te bepalen of organische cellen zich konden vormen in de ruwe omgeving van Titan. Aangezien de maan gemiddelde oppervlaktetemperaturen van -179 ° C (-290 ° F) ervaart en de atmosfeer overwegend stikstof en koolwaterstoffen is, zouden lipide dubbellaagse membranen (die de basis van het leven op aarde vormen) daar niet kunnen overleven.
Na moleculaire simulaties te hebben uitgevoerd, stelde het team echter vast dat kleine organische stikstofverbindingen in staat zouden zijn om een vel materiaal te vormen dat lijkt op een celmembraan. Ze stelden ook vast dat deze vellen holle, microscopisch kleine bolletjes konden vormen die ze "azotosomen" noemden, en dat de beste chemische kandidaat voor deze vellen acrylonitril zou zijn.
Een dergelijk materiaal zou kunnen overleven in vloeibaar methaan en bij extreem koude temperaturen en zou daarom de meest waarschijnlijke basis zijn voor het organische leven op Titan. Zoals Michael Mumma, de directeur van het Goddard Center for Astrobiology, uitlegde:
“Het vermogen om een stabiel membraan te vormen om de interne omgeving van de externe te scheiden, is belangrijk omdat het een middel biedt om chemicaliën lang genoeg te bevatten om met elkaar in contact te komen. Als membraanachtige structuren zouden kunnen worden gevormd door vinylcyanide, zou dit een belangrijke stap zijn op weg naar het leven op de maan Titan van Saturnus. "
Omwille van hun studie combineerde het Goddard-team 11 datasets met hoge resolutie van ALMA, die ze haalden uit een archief van waarnemingen die werden gebruikt om de array te kalibreren. Uit de gegevens hebben Palmer en haar team vastgesteld dat acrylonitril relatief veel voorkomt in de atmosfeer van Titan en concentraties tot 2,8 delen per miljard bereikt. Ze bepaalden ook dat het het meest zou voorkomen in de bovenste atmosfeer van Titan.
Hier kunnen koolstof, waterstof en stikstof chemisch binden door blootstelling aan zonlicht en energetische deeltjes uit het magnetische veld van Saturnus. Uiteindelijk zou het acrylonitril door de koude atmosfeer naar beneden gaan en condenseren om regendruppeltjes te vormen die naar de oppervlakte zouden vallen. Het team schatte ook hoeveel van dit materiaal zich in de loop van de tijd zou ophopen in Ligeia Mare - het op één na grootste methaanmeer van Titan.
Ten slotte berekenden ze dat Ligeia Mare binnen elke kubieke centimeter (cm³) van haar volume maar liefst 10.000.000 azotosomen kon vormen. Dat is ongeveer tien keer zoveel bacteriën als in de wateren langs de kustgebieden van de aarde. Zoals Martin Cordiner, een van de senior auteurs op het papier, aangaf, zijn deze bevindingen zeker bemoedigend als het gaat om de zoektocht naar buitenaards leven in ons zonnestelsel.
"De detectie van deze ongrijpbare, astrobiologisch relevante chemische stof is opwindend voor wetenschappers die graag willen bepalen of het leven zich zou kunnen ontwikkelen op ijzige werelden zoals Titan," zei hij. "Deze bevinding voegt een belangrijk stuk toe aan ons begrip van de chemische complexiteit van het zonnestelsel."
Toegegeven, de studie en de basis voor de conclusies zijn behoorlijk speculatief. Maar ze laten wel zien dat binnen bepaalde vastgestelde parameters leven binnen ons zonnestelsel zou kunnen bestaan, ver buiten de grenzen van de "bewoonbare zone" van onze zon. Deze studie kan ook implicaties hebben voor de jacht op leven in systemen buiten het zonnestelsel. Als wetenschappers definitief kunnen zeggen dat er voor het leven geen hogere temperaturen en vloeibaar water nodig zijn, biedt dat enorme mogelijkheden.
De komende decennia zullen naar verwachting verschillende missies naar Titan gaan, variërend van onderzeeërs die de methaanmeren zullen verkennen tot drones en hoogwerkers die de atmosfeer en het oppervlak zullen bestuderen. Er wordt al verwacht dat ze waardevolle informatie zullen verkrijgen over de vorming van het Saturnus-systeem. Maar ook om geheel nieuwe levensvormen te ontdekken? Dat zou echt wereldschokkend zijn!
