เครดิตรูปภาพ: UA
ในขณะที่ยานแคสสินีกำลังบินไปยังดาวเสาร์นักเคมีบนโลกได้ก่อให้เกิดมลภาวะที่เป็นพลาสติกเหมือนกับที่ฝนผ่านชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ไททัน
นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าของแข็งอินทรีย์ได้ตกลงมาจากท้องฟ้าของไททันเป็นเวลาหลายพันล้านปีและอาจเป็นสารประกอบที่ตั้งเวทีสำหรับก้าวต่อไปของสารเคมีต่อชีวิต พวกเขาทำงานร่วมกันในการทดลองในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยแอริโซนาซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ของ Cassini ตีความข้อมูลไททันและวางแผนภารกิจในอนาคตที่จะนำห้องปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ไปใช้กับพื้นผิวของไททัน
นักเคมีในห้องปฏิบัติการของ Mark A. Smith ที่ University of Arizona สร้างสารประกอบเช่นการควบแน่นจากท้องฟ้าของไททันด้วยการทิ้งระเบิดบรรยากาศของไททันด้วยอิเล็กตรอน สิ่งนี้สร้าง "tholins" หรือไม่? โพลีเมอร์อินทรีย์ (พลาสติก) ที่พบในชั้นบรรยากาศมีเทนไนโตรเจนบนของไททัน tholins ของ Titan สร้างขึ้นโดยแสงแดดอัลตราไวโอเลตและอิเล็กตรอนที่ไหลออกจากสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์
ธ อลินจะต้องละลายเพื่อผลิตกรดอะมิโนที่เป็นพื้นฐานของชีวิต แต่นักเคมีรู้ว่าโทลินจะไม่ละลายในทะเลสาบอีเธน / มีเธนหรือมหาสมุทร
อย่างไรก็ตามพวกมันละลายในน้ำหรือแอมโมเนีย และการทดลองเมื่อ 20 ปีที่แล้วแสดงให้เห็นว่าการละลาย tholins ในน้ำของเหลวทำให้เกิดกรดอะมิโน เมื่อได้รับน้ำเหลวอาจมีการผลิตกรดอะมิโนในซุปดั้งเดิมของไททัน
ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิตบนโลกใบนี้ แต่แทบจะไม่มีออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของไททัน
อย่างไรก็ตามเมื่อปีที่แล้ว Caitlin Griffith จากห้องปฏิบัติการ Lunar and Planetary ของ UA ค้นพบน้ำแข็งบนพื้นผิวของ Titan (ดูไททันเผยพื้นผิวที่ถูกครอบงำโดย Icy Bedrock) นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ UA โจนาธานลูเนนและคนอื่น ๆ ตั้งทฤษฎีว่าเมื่อภูเขาไฟระเบิดบนไททันน้ำแข็งบางส่วนสามารถละลายและไหลไปทั่วภูมิประเทศ กระแสที่คล้ายกันอาจส่งผลเมื่อดาวหางและดาวเคราะห์น้อยพุ่งเข้าหาไททัน
ยังคงดีกว่าน้ำของไททันอาจไม่หยุดทันทีเนื่องจากอาจมีแอมโมเนีย (สารป้องกันการแข็งตัว) เพียงพอที่จะเป็นของเหลวประมาณ 1,000 ปีสมิ ธ และลูนนีนระบุไว้ในรายงานการวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้วของ
ดังนั้นถึงแม้ว่าไททันจะเย็นมาก - ประมาณ 94 องศาเคลวิน (ลบ 180 องศาเซลเซียสหรือลบ 300 องศาฟาเรนไฮต์) - น้ำอาจไหลผ่านพื้นผิวชั่วครู่จัดหาออกซิเจนและสื่อสำหรับวิชาเคมีพวกเขาสรุป
เพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมว่าสิ่งทั้งหมดนี้จะทำงานร่วมกันได้อย่างไรกลุ่มของ Smith สร้าง tholins ในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์คุณสมบัติทางสเปกโทรสโกปีของพวกเขาและพยายามเข้าใจเคมีของพวกเขา
เรากำลังพยายามที่จะเรียนรู้ว่าสารประกอบจะทำปฏิกิริยาอย่างไรกับน้ำที่หลอมละลายบนพื้นผิวของไททันสารประกอบที่พวกมันจะทำและดังนั้นสิ่งที่เราควรมองหาจริงๆ” สมิ ธ อธิบาย “ ไม่ใช่แค่มองหาพลาสติกที่มีบรรยากาศนั่งอยู่บนพื้นผิว แต่เป็นผลมาจากเวลาและพลังงานที่ป้อนเข้ามาเป็นเวลาหลายพันล้านปี
“ เราต้องการทราบว่าโมเลกุลประเภทใดมีวิวัฒนาการและไม่ว่าพวกมันจะวิวัฒนาการไปตามเส้นทางที่อาจให้ข้อมูลเชิงลึกว่าโมเลกุลชีวภาพพัฒนาบนโลกยุคแรกหรือไม่? เขาพูดว่า.
Mark A. Smith ศาสตราจารย์และหัวหน้าแผนกเคมีของ UA
“ สิ่งที่เราได้เรียนรู้มาจนถึงตอนนี้ในการทดลองของเราคือวัสดุเหล่านี้เป็นส่วนผสมขั้นต้นของโมเลกุลที่ซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อ” เพิ่ม Smith แล้ว คาร์ลเซแกนใช้เวลา 10 ปีในชีวิตของเขาศึกษาสารประกอบเหล่านี้ในการทดลองเหมือนพวกเรา พบสิ่งที่เราเติมเต็มการทำงานของเขา เราเห็นลายเซ็นสเปคตรัมเดียวกัน”
แต่กลุ่มของสมิ ธ ก็พบว่ามีส่วนประกอบของโมเลกุลเหล่านี้ซึ่งมีปฏิกิริยามากและสามารถทำได้ง่ายภายในกรอบเวลาที่เหมาะสมทำปฏิกิริยาบนพื้นผิวของไททันเพื่อให้สารประกอบออกซิเจน
“ และนั่นคือสิ่งที่เราเพิ่งจะเริ่มคลี่คลายในเวลานี้? สมิ ธ กล่าวว่า
งานของเราจะน่าสนใจยิ่งขึ้นในฤดูใบไม้ร่วงนี้ในการทดลองของเราที่ Advanced Light Source ของ Lawrence Berkeley Lab” เขากล่าวเสริม “ เราจะใช้ซินโครตรอนเพื่อสร้าง tholins photochemically โดยใช้โฟตอนพลังงานสูงเพื่อสลายก๊าซไททันนี้โดยการดูดกลืนรังสีอุลตร้าไวโอเล็ต
รังสีอุลตร้าไวโอเล็ตแบบสุญญากาศจะกระทบโมเลกุลของไนโตรเจนและมีเธนในบรรยากาศชั้นบนของไททัน นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าจะผลิตพอลิเมอร์ชนิดเดียวกันที่เกิดจากการคายประจุไฟฟ้าหรือไม่
เมื่อคุณสามารถแตกโมเลกุลของไนโตรเจนและมีเธนด้วยแสงคุณอาจได้รับโพลีเมอร์ที่คล้ายกับที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย” สมิ ธ กล่าว “ หรือคุณอาจได้รับโพลีเมอร์ที่ต่างกัน เคมีค่อนข้างซับซ้อนและเราก็ไม่รู้คำตอบของคำถามที่ง่ายที่สุดมากมาย แต่นั่นเป็นหนึ่งในเหตุผลที่เราจะทำการทดลองที่ Berkeley
งานที่เกิดขึ้นในห้องทดลองของ Smith มีความสำคัญต่อนักวิทยาศาสตร์ในภารกิจ Cassini ของ NASA และภารกิจติดตามผลที่เป็นไปได้ของดาวเสาร์ ยานอวกาศ Cassini เปิดตัวในปี 1997 และจะเปิดตัวยานสำรวจสู่บรรยากาศของไททันในเดือนธันวาคม โพรบ Huygens นี้จะลอยไปที่พื้นผิวของไททันในเดือนมกราคมปีหน้า
ชั้นหมอกควันสีส้มหนาของ Titan นั้นเป็นกลุ่มของพลาสติกอินทรีย์ โพลีเมอร์ของคาร์บอนไฮโดรเจนและไนโตรเจน” สมิ ธ หัวหน้าแผนกเคมีของ UA กล่าว “ ในที่สุดอนุภาคก็เกาะอยู่บนพื้นผิวของไททันที่ซึ่งพวกมันผลิตวัตถุดิบอินทรีย์สำหรับเคมีอินทรีย์ที่เกิดขึ้น”
โพรบ Huygens ของ Cassini จะเป็นเครื่องมือแรกในการทดสอบละอองลอยนี้ มันจะให้ข้อมูลทางเคมีเบื้องต้นแก่นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสารนี้ แต่โพรบจะไม่บอกพวกเขาเกี่ยวกับเคมีอินทรีย์ที่ผิวหน้าของไททันมากนัก
ภารกิจติดตาม Titan ที่รวมห้องปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ของหุ่นยนต์จะทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ดูรายละเอียดที่พื้นผิวมากขึ้น การทดลองนี้ได้รับการออกแบบโดย Lunine และ Smith โดยความร่วมมือกับนักวิจัยจาก Caltech และ Jet Propulsion Laboratory ของ NASA
Lunine เป็นผู้นำกลุ่มสถาบันดาราศาสตร์ในนาซาเกี่ยวกับไททันและเป็นหนึ่งในสามของนักวิทยาศาสตร์ภารกิจ Cassini สหวิทยาการสำหรับการสอบสวน Huygens
เราไม่รู้จริงๆว่าชีวิตก่อตัวขึ้นบนโลกได้อย่างไรหรือบนดาวเคราะห์ใด ๆ ที่ก่อตัวขึ้น Lunine กล่าว ไม่มีร่องรอยว่าเกิดขึ้นบนโลกได้อย่างไรเนื่องจากโมเลกุลอินทรีย์ทั้งหมดของโลกได้รับการประมวลผลทางชีวเคมีในขณะนี้ ไททันเป็นโอกาสที่ดีที่สุดของเราในการศึกษาเคมีอินทรีย์ในสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์ซึ่งยังคงไร้ชีวิตตลอดหลายพันล้านปี
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว UA
