четвъртък, юни 10, 2010

Какво консумира водорода и ацетилена на Титан



PASADENA, Calif. – Два нови доклада базирани на информация от апарата на НАСА Касини изследват подробно сложната химическа активност на повърхността на луната на Сатурн – Титан. Докато не-биологичната химия предлага едно възможно обяснение, някои учени вярват, че тези химически отпечатъци подкрепят аргумента за съществуването на примитивна, екзотична форма на живот или предшественик на живота на повърхността на Титан. Според една теория предложена от астробиолози, тези отпечатъци са достатъчни за две важни условия, необходими за хипотетичния „метан-базиран живот”.

Едно ключово откритие идва от доклад, в онлайн списанието Icarus, който показва водородни молекули падащи в атмосферата на Титан и изчезващи на повърхността. Друг онлайн доклад в Журнала на Геофизическо Изследване, картографира въглеводородите на повърхността на Титан и вижда липса на ацетилен.

Липсата на ацетилен е важна, защото този химикал би бил най-добрия енергиен източник за метан-базиран живот на Титан, казва Chris McKay, астробиолог в NASA Ames Research Center, Moffett Field, Calif., предлагайки набор от условията необходими за такъв вид живот. Една интерпретация на информацията за ацетилена, е че въглеводородът е бил консумиран като храна. Но McKay казва, че потокът от водород е много по-критичен, защото всички техни предложени механизми включват консумацията на водород.

"Ние предполагаме, че има консумация на водород, защото това е очевидния газ за консумиране на Титан, подобен на начина по който ние консумираме кислород на Земята,” каза McKay. „Ако тези знаци се окажат, че индикират живот, това ще бъде много вълнуващо, защото би представлявало втора форма на живот независима от базирания на водата живот на Земята.”

Засега, метан-базираните форми на живот са само хипотетични. Учените все още не са засекли такава форма на живот никъде, въпреки че има водно-базирани микроби на Земята, които процъфтяват от метан или го произвеждат като остатъчен продукт. На Титан, където температурите са около 90 градуса по Келвин (-290 градуса по Фаренхайт), метан-базираните организми би трябвало да използват субстанция като течност, в която да живеят. Водата е замръзнала на повърхността на Титан и е прекалено студена за да поддържа живота, такъв какъвто го познаваме.

Списъкът на течните кандидати е много къс: течен метан и свързаните с него молекули като етан. Докато течната вода е общоприето считана за необходима за живота, има и доста спекулации публикувани в научната литература, че това не е стриктно изискване.

Новите водородни открития са в съствествие с условията, които биха произвели екзотична, метан-базирана форма на живот, но със сигурност не доказват неговото съществуване, каза Darrell Strobel, ученият от програмата на Cassini базиран в Johns Hopkins University в Baltimore, Md., който е автор на статията за водорода.

Strobel, който изучава горните слоеве на атмосферата на Сатурн и Титан, анализирал информацията от инфрачервения спектрометър на Cassini и йонния и неутрално масов спектрометър. Докладът му описва плътностите от водород в различни части на атмосферата и на повърхността. Предишни модели са предсказали, че водородни молекули, страничен продукт от разделянето на ацетиленовите и метанови молекули в горната атмосфера от страна на ултравиолетовата светлина, би трябвало да е разпределен равномерно из атмосферните пластове.

Strobel открил несъответствие в плътностите на водорода, което води до поток надолу към повърхността с интензивността на около 10 000 трилиона трилиона водородни молекули за секунда. Това е около същата интензивност, с която молекулите избягват от горната атмосфера.

"Това е все едно да си хвърляте сополите в земята (в случая водород) и той да изчезва,” каза Strobel. "Не очаквах този резултат, защото молекулярния водород е много инертен в атмосферата, много лек и способен да се държи във въздуха. Той би трябвало да ‘плава’ в горните слоеве на атмосферата и да избягва в космоса.”

Strobel каза, че не е вероятно водорода да се съхранява в пещера или подземно пространство на Титан. Повърхността на Титан е толкова студена, че е нужен химичен процес с катализатор за да се конвертират водородните молекули и ацетилен обратно в метан, като в крайна смета ще има нетно изпускане на енергия от този процес. Енергийната бариера би могла да се преодолее ако има някакъв непознат минерал, който да действа като катализатор на повърхността на Титан.

Изследването използващо маркиране на водорода, водено от Roger Clark, учен от групата на Cassini базиран в U.S. Geological Survey в Denver, изследва информацията от визуалните и инфрачервени картографиращи спектрометри на Cassini. Учените очакваха взаимодействията на слънцето с химикалите в атмосферата да произведат ацетилен, който да пада и да покрие повърхността на Титан. Но Cassini не засече ацетилен на повърхността.

Освен това, спектрометъра на Cassini е засякъл липсата на воден лед на повърхността на Титан, но доста бензен и друг материал, който явно е органична съставка, която учените все още не могат да идентифицират. Откритията карат учените да вярват, че органичните съставки се носят над водния лед, който съставя основата на Титан заедно с филм от въглеводороди, дебел от няколко милиметра до няколко сантиметра, но най-вероятно много по-дълбок на някои места. Ледът остава покрит дори и като течния метан и етан се носят над повърхността на Титан и запълват езерата и моретата също както течната вода прави на Земята.

"Атмосферата на Титан произвежда на конвейер органични съставки, които валят на повърхността, толкова бързо, че когато потоците метан и етан измиват съставките, ледът бързо се покрива отново с тях,” казва Clark. "Всичко това показва, че Титан е динамично място, където органичната химия се случва сега."

Липсата на ацетилен, който може да се засече, на повърхността на Титан може да има не-биологично обяснение, каза Mark Allen, главен разследващ в групата NASA Astrobiology Institute Titan. Allen е базиран в NASA's Jet Propulsion Laboratory в Pasadena, Calif. Allen каза, че едната възможност, е че слънчевата светлина или космическите лъчи трансформират ацетилена в ледени аерозоли в атмосферата в по сложни молекули, които биха падали на земята без следи от ацетилен.

"Консерватизма на учените предполага, че биологично обяснение би бил последния избор след като се изчерпят всички не-биологични обяснения,” каза Allen. "Имаме доста работа докато отхвърлим всички не-биологични обяснения. Най-вероятно е химичен процес, без биология, да може да обясни тези резултати – например, реакции включващи минерални катализатори."

"Тези нови резултатит са изненадващи и вълнуващи," каза Linda Spilker, учен от проекта Cassini в JPL. "Cassini ще има още доста преминавания покрай Титан, които могат да ни помогнат да разберем какво става на повърхността."

Мисията Cassini-Huygens е съвместен проект на NASA, European Space Agency и Italian Space Agency. JPL, отдел в California Institute of Technology, управлява мисията за NASA's Science Mission Directorate, Washington, D.C. Cassini orbiter беше разработен, развит и сглобен в JPL.

За повече информация за мисията Cassini-Huygens посетете http://www.nasa.gov/cassini и http://saturn.jpl.nasa.gov.


Jia-Rui Cook 818-354-0850
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
jia-rui.c.cook@jpl.nasa.gov

Cathy Weselby 650-604-2791
NASA Ames Research Center, Moffett Field, Calif.
cathy.weselby@nasa.gov

2010-190

Източник: http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/titan20100603.html

Още по темата за извънземния живот:

Възможно ли е животът да оцелее на Марс? Да, казват експертите.

Новината за Титан в Sciencedaily.com

Ровър на НАСА прави открития за миналото на Марс

Няма коментари:

Публикуване на коментар