Viața pe Titan

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 6 iulie 2020; verificările necesită 12 modificări .

Viața pe Titan , cea mai mare lună a lui Saturn , rămâne în prezent o întrebare deschisă și un subiect pentru discuții și cercetări științifice.

Titan este semnificativ mai rece decât Pământul , așa că nu există apă lichidă pe suprafața sa . Cu toate acestea, există lacuri de metan lichid și etan , precum și râuri și mări întregi din ele, în plus, aceste gaze pot cădea sub formă de precipitații, ca ploaia din apa de pe Pământ . Cu o mare probabilitate, Titan conține și un ocean lichid sub suprafață, constând din amoniac sau apă.

Unele modele arată că Titan poate susține existența unor membrane semipermeabile pe bază de acrilonitril „inversate” într- un amestec lichid nepolar metan-etan pe suprafața sa [1] . Totuși, în condițiile în care amestecul metan-etan există în stare lichidă, toate moleculele mai mari și mai polare decât acrilonitrilul cristalizează inevitabil datorită rezistenței mult mai mari a legăturii dintre moleculele polare (acest principiu se bazează pe fracționarea hidrocarburilor și precipitarea alcoolului ). a acizilor nucleici). În același timp, în acest mediu se observă procese chimice complexe de metabolism selectiv și acumulare a unui număr de substanțe, care face obiectul unor ample discuții în comunitatea savanților planetari, inclusiv NASA [2] [3] [4] . Atmosfera lui Titan este densă, reactivă și bogată în compuși organici; aceste fapte i-au determinat pe oamenii de știință să facă presupuneri suplimentare cu privire la existența vieții sau la condițiile prealabile pentru viață, în special în atmosfera superioară [2] . Atmosfera sa conține, de asemenea, hidrogen , iar metanul se poate combina cu unii dintre compușii organici (cum ar fi acetilena ) pentru a furniza energie și pentru a dezvolta viața .

În iunie 2010, oamenii de știință, pe baza analizei datelor din misiunea Cassini-Huygens , au raportat anomalii în atmosfera Titanului, în apropierea suprafeței sale. Pe baza acestui fapt, ei au prezentat o ipoteză despre „respirația” organismelor biologice primitive . Conform acestei ipoteze, organismele ar putea absorbi hidrogenul gazos și se pot hrăni cu molecule de acetilenă, în timp ce metanul s-ar forma în timpul vieții lor. Ca urmare, pe Titan ar exista o lipsă de acetilenă și o scădere a conținutului de hidrogen în apropierea suprafeței [2] . Cu toate acestea, încă nu există dovezi directe pentru existența vieții pe Titan.

Temperatura suprafeței

Datorită distanței dintre Titan și Soare, este mult mai rece decât Pământul. Temperatura de suprafață este de aproximativ 94 K (−179 °C). La astfel de temperaturi, gheața de apă nu se topește, nu se evaporă sau se sublimează, dar rămâne întotdeauna solidă.

Din cauza frigului extrem, precum și a lipsei de dioxid de carbon din atmosferă, oamenii de știință cred că condițiile de pe Titan sunt mai rele pentru ca viața să locuiască decât pe Pământ înainte de apariția vieții. În același timp, ei nu exclud viața în mediul metanului lichid și al etanului și spun că descoperirea unor astfel de forme de viață (chiar dacă sunt foarte primitive) ar indica prevalența vieții în Univers .

Temperatura din trecut

În anii 1970, astronomii au descoperit niveluri neașteptat de ridicate de emisii infraroșii de la Titan. O posibilă explicație pentru aceasta a fost că suprafața lui Titan era mai caldă decât se aștepta din cauza efectului de seră. Unele estimări ale temperaturilor de suprafață se apropie chiar de temperaturile din regiunile reci ale Pământului [5] . A existat, totuși, o altă explicație posibilă pentru radiația infraroșie: era foarte rece la suprafață, dar atmosfera superioară a fost încălzită prin absorbția luminii ultraviolete de către molecule de etan , etilenă și acetilenă .

Temperatura în viitor

Titanul ar putea deveni semnificativ mai încălzit în viitor. În șase miliarde de ani, când Soarele devine o gigantă roșie, temperatura de suprafață a Titanului ar putea crește la 200 K (-73 ° C) , ceea ce este suficient pentru existenta unui ocean stabil de amestec apa-amoniac la suprafata sa. Aceste condiții pot crea un mediu plăcut pentru forme de viață exotice și vor persista câteva sute de milioane de ani. Acest timp este suficient pentru nașterea unei vieți relativ simple.

Lipsa apei pe suprafața lunii în stare lichidă

Aparenta lipsă de apă lichidă de pe suprafața Titanului a fost citată de NASA ca un argument împotriva vieții pe Lună. Potrivit agenției, apa este importantă nu numai ca „solvent pentru viață așa cum o cunoaștem”, ci și pentru că este „potrivită în mod unic pentru a promova auto-organizarea materiei organice” [6] .

Formarea moleculelor complexe

Deși Cassini-Huygens nu era echipat pentru a furniza dovezi pentru existența materiei organice complexe, el a arătat că mediul de pe Titan este foarte asemănător cu cel din primele etape ale existenței Pământului . Oamenii de știință cred că atmosfera Pământului timpuriu era similară ca compoziție cu atmosfera actuală de pe Titan, cu o excepție importantă: lipsa vaporilor de apă de pe Titan.

Au fost dezvoltate multe ipoteze care încearcă să facă o punte de tranziție de la evoluția chimică la evoluția biologică . Experimentul Miller-Urey și câteva experimente ulterioare au arătat că în partea superioară a atmosferei lui Titan, sub acțiunea constantă a radiațiilor ionizante cu unde scurte, are loc un proces continuu de formare a moleculelor complexe și a substanțelor polimerice . Aceste substanțe, care formează un amestec de hidrocarburi cu denumirea comună de tholins , formează smogul portocaliu , care ascunde complet suprafața satelitului în domeniul vizibil al spectrului. Reactiile incep cu disocierea azotului , metanului si sunt insotite de formarea acidului cianhidric , acetilenei si a hidrocarburilor mai complexe . Produsele acestor reacții într-o atmosferă rece au, de regulă, o fază solidă a stării de agregare și se depun la suprafață sub formă de praf. De asemenea, a fost studiată posibilitatea unor reacții ulterioare - până la formarea aminoacizilor  - și, deoarece temperaturile scăzute ale suprafeței limitează viteza reacțiilor chimice, s-a făcut și estimări ale timpului necesar obținerii compușilor prebiotici , ținând cont de faptul că că în locurile mari de impact de asteroizi și în regiunile criovulcanice pot exista zone de apă lichidă în apropierea suprafeței.

În octombrie 2010, oamenii de știință de la Universitatea din Arizona au efectuat un experiment similar cu Experimentul Miller-Urey , dar cu o atmosferă similară cu cea a Titanului (cu metan , azot și monoxid de carbon ), în timpul experimentului, cinci baze nucleotidice (azotate). ( adenina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T) și uracilul (U)) - blocurile de construcție ale ADN -ului și ARN -ului ( s-au găsit și aminoacizi : glicina și alanina ) - în acest caz Sa demonstrat că bazele nucleotidice și aminoacizii se pot forma fără prezența apei lichide ca solvent. [7]

În noiembrie 2020, oamenii de știință au detectat urme de ciclopropenilidină, un compus simplu pe bază de carbon, în atmosfera lui Titan. Anterior, a fost găsit doar în norii de gaz și praf din mediul interstelar, deoarece în alte condiții intră rapid în reacții chimice cu alți compuși. O astfel de substanță formează baza moleculelor de ADN și ARN - „blocurile de construcție” ale vieții. Planetologii nu exclud posibilitatea ca pe baza acestei substanțe să se nască forme de viață extrem de exotice, capabile, de exemplu, să suporte frigul extrem - 200 ° C, pe care nicio creatură vie de pe Pământ nu îl poate îndura. [opt]

Posibilitate de locuire sub suprafață

Simulările au condus la sugestia că pe Titan există suficientă materie organică pentru a iniția o evoluție chimică similară cu cea care se presupune că a avut loc pe Pământ . Deși analogia sugerează prezența apei lichide pentru perioade mai lungi decât cele observate în prezent, mai multe teorii sugerează că apa lichidă din urmă ar putea fi stocată în stratul izolator înghețat. Schimbul de căldură între straturile interioare și superioare va fi esențial pentru păstrarea oricărui grup de vieți. Detectarea vieții microbiene pe Titan va depinde în mare măsură de acești factori bigeni.

În plus, s-a observat că oceanele lichide de amoniac sau chiar apă pot exista adânc sub suprafață. [9] Acțiunea puternică a mareelor ​​a lui Saturn ar putea încălzi miezul și menține o temperatură suficient de ridicată pentru ca apa lichidă să existe [10] . O comparație a imaginilor Cassini din 2005 și 2007 a arătat că detaliile peisajului s-au schimbat cu aproximativ 30 km. Deoarece Titan este întotdeauna întors spre Saturn pe o parte, o astfel de schimbare poate fi explicată prin faptul că crusta de gheață este separată de masa principală a satelitului printr-un strat de lichid global [10] .

Se presupune că apa conține o cantitate semnificativă de amoniac (aproximativ 10%), care acționează asupra apei ca un antigel [11] , scăzând punctul de îngheț al acesteia. În combinație cu presiunea ridicată exercitată de scoarța satelitului, aceasta poate fi o condiție suplimentară pentru existența unui ocean subteran [12] [13] .

Potrivit datelor publicate la sfârșitul lunii iunie 2012 și culese anterior de nava spațială Cassini, sub suprafața lui Titan ar trebui să existe într-adevăr un ocean (la o adâncime de aproximativ 100 km), constând din apă cu un conținut posibil de un mic cantitatea de săruri [14] . Într-un nou studiu publicat în 2014, bazat pe o hartă gravitațională a lunii construită din datele culese de Cassini , oamenii de știință au sugerat că lichidul din oceanul lunii lui Saturn este caracterizat printr-o densitate crescută și o salinitate extremă. Cel mai probabil, este o saramură , care include săruri care conțin sodiu, potasiu și sulf. În plus, în diferite părți ale satelitului, adâncimea oceanului variază - în unele locuri apa îngheață, formând o crustă de gheață care acoperă oceanul din interior, iar stratul de lichid din aceste locuri practic nu este conectat cu suprafața. a lui Titan. Salinitatea puternică a oceanului subteran face aproape imposibilă existența vieții în el. [cincisprezece]

Locuința în lacuri lichide

În plus, s-a sugerat că viața ar putea exista în metanul și etanul lichid de pe suprafața Titanului, care au formă de râuri și lacuri, la fel ca organismele de pe Pământ trăiesc în apă. Astfel de ființe ar folosi H2 în loc de O2 , ar reacționa cu acetilena în loc de glucoză și ar produce metan mai degrabă decât dioxid de carbon .

Solvenți

Există o dezbatere despre eficiența metanului ca solvent pentru viață în comparație cu apa: apa este un solvent mai puternic decât metanul, ceea ce îi permite să transporte mai ușor materia în celulă, dar reactivitatea chimică mai scăzută a metanului îi permite să se formeze mai ușor. structuri mari, cum ar fi proteinele și altele asemenea.

O altă sugestie este că organismele care trăiesc în metan lichid sau etan pot folosi diferiți compuși ca solvent. De exemplu, fosfină (PH 3 ) și compuși simpli ai fosforului și hidrogenului. La fel ca apa și amoniacul, fosfina are o polaritate, dar există ca lichid la temperaturi mai scăzute decât amoniacul sau apa. În etanul lichid, fosfina este sub formă de picături individuale, ceea ce înseamnă că structurile asemănătoare celulelor ar putea exista fără membrane celulare.

Rezultatele cercetării

În 2005, astrobiologul Chris McKay a prezis că, dacă viața metanogenă consumă suficient hidrogen atmosferic, va avea un efect vizibil asupra raportului de amestec în troposfera lui Titan . Acest lucru a fost raportat ulterior în iunie 2010 de Darrell Strobel de la Universitatea Johns Hopkins , care a remarcat o supraabundență de hidrogen molecular în atmosfera superioară, ceea ce a dus la curent descendent la aproximativ 1025 de molecule pe secundă. Aproape de suprafață, hidrogenul pare să dispară din cauza consumului său de către formele de viață metanogene. În aceeași lună, un alt articol a menționat că nu există acetilenă lângă suprafața Titanului, ceea ce este în concordanță cu ipoteza că acetilena, ca și hidrogenul, este consumată și de metanogene. Chris McKay , deși a fost de acord că prezența vieții este o posibilă explicație pentru concluziile despre absența hidrogenului și a acetilenei la suprafață, a avertizat că pot exista și alte explicații pentru acest fenomen, și anume: de exemplu, posibilitatea ca rezultatele să fi fost incorect din cauza erorii umane sau a prezenței anumitor catalizatori minerali .

Panspermie

Au fost propuse și explicații alternative pentru existența ipotetică a vieții pe Titan: dacă viața există pe Titan, atunci ar fi probabil statistic ca aceasta să provină de pe Pământ sau de pe o altă planetă și să fi apărut independent într-un proces cunoscut sub numele de panspermie . S-a sugerat că asteroizii și cometele ar fi putut aduce viață acolo. Dar, pe de altă parte, orice creatură vie care a pătruns în lacurile de hidrocarburi criogenice ale Titanului ar trebui să se adapteze la condiții de viață atât de dificile, ceea ce este foarte puțin probabil.

Cianură de vinil

La sfârșitul lunii iunie 2021, a fost confirmată informația că cianura de vinil este prezentă pe Titan. Servește ca un analog al fosfolipidelor terestre, care formează membrane celulare parțial permeabile, fără de care viața cunoscută ar fi imposibilă. Cianură de vinil a fost descoperită de sonda Cassini în urmă cu câțiva ani, dar a durat timp pentru a confirma datele. Aceasta înseamnă că în râurile și lacurile cu metan ale Titanului se poate naște viață unicelulară, din care este posibilă o viață mai complexă. [16] [17]

Vezi și

Note

  1. Krakenul trăiește în Marea Kraken-ului? Ce forme de viață am putea găsi pe Titan? . geektimes.ru. Consultat la 18 noiembrie 2015. Arhivat din original la 28 septembrie 2017.
  2. 1 2 3 Ce este consumul de hidrogen și acetilenă pe Titan?  (engleză) . NASA (6 martie 2010). Preluat la 28 noiembrie 2020. Arhivat din original la 6 noiembrie 2020.
  3. Oamenii de știință confirmă existența lacurilor lichide și a „plajelor” pe Titanul lunii Saturn Arhivat pe 5 septembrie 2012 la Wayback Machine 
  4. Strange Discovery on Titan Leads the Alien Life Speculation Arhivat 4 aprilie 2019 la Wayback Machine 
  5. Titan: Greenhouse and Anti-greenhouse - Astrobiology Magazine  , Astrobiology Magazine (  3 noiembrie 2005). Arhivat din original pe 27 septembrie 2019. Preluat la 6 august 2018.
  6. „Titan First Commentary” Arhivat pe 21 iulie 2011 la Wayback Machine
  7. Sarah M. Hörst, Roger V. Yelle, Arnaud Buch, Nathalie Carrasco, Guy Cernogora, Odile Dutuit, Eric Quirico, Ella Sciamma-O'Brien, Mark A. Smith, Árpád Somogyi, Cyril Szopa, Roland Thissen, Véronique Vuitton. [ https://meetings.copernicus.org/epsc2010/abstracts/EPSC2010-219.pdf Formarea aminoacizilor și a bazelor nucleotidice într-un experiment de simulare a atmosferei Titan  ] . - 2010. - P. 2 . Arhivat din original pe 10 august 2017.
  8. Condiții pentru forme de viață neobișnuite găsite pe luna lui Saturn . Preluat la 7 noiembrie 2020. Arhivat din original pe 7 noiembrie 2020.
  9. Ocean găsit pe Titan . În jurul lumii (21 martie 2008). Preluat la 4 iulie 2014. Arhivat din original la 6 iunie 2013.
  10. 1 2 David Shiga, Rotirea în schimbare a lui Titan indică un ocean ascuns Arhivat la 30 aprilie 2015 la Wayback Machine , New Scientist, 20 martie 2008
  11. Alan Longstaff. Este Titan (crio)vulcanic activ? // Astronomie acum. - 2009. - Februarie. - S. 19 .
  12. „Titan a găsit un ocean intraplanetar” Copie de arhivă din 3 noiembrie 2011 la Wayback Machine // „ Trinity Option - Science ”, nr. 12, 2008.
  13. Oceanul secret de apă și crusta liberă descoperite pe Titan Arhiva copie din 7 decembrie 2009 la Wayback Machine pe freescince.narod.ru
  14. Ocean subteran găsit pe Titan , Vzglyad (29 iunie 2012). Arhivat din original la 30 iunie 2012. Preluat la 29 iunie 2012.
  15. Oceanul de pe luna lui Saturn s-a dovedit a fi la fel de sărat ca Marea Moartă . Preluat la 4 iulie 2014. Arhivat din original la 7 iulie 2014.
  16. Oamenii de știință de la NASA recunosc posibilitatea vieții pe Titan . Preluat la 28 iunie 2021. Arhivat din original la 3 iulie 2021.
  17. Angajații NASA primesc dovezi ale vieții pe Titan . Preluat la 28 iunie 2021. Arhivat din original la 2 iulie 2021.

Link -uri