Eljött a Titán légköre egy földi laboratóriumba!

Csillagvizsgáló Svábhegyi

Amióta a tudósok rájöttek, hogy a Szaturnusz legnagyobb holdján a felszín és a légkör között változatos szerves kémiai reakciók mennek végbe, a Titán felkerült azon égitestek listájára, ahol érdemes lehet az élet nyomai után kutatni. Sőt, a hold légköri folyamatai még a földi evolúció megértéséhez is hasznos információkat nyújthatnak. Egy új, az IBM által vezetett kutatás keretében „elhozták” a Földre a Titán légkörét, pontosabban olyan körülményeket alakítottak ki egy földi laboratóriumban, amilyenek a Titán atmoszférájára jellemzőek.

ILYENNEK LÁTTA A CASSINI A SZATURNUSZT ÉS A TITÁNT. A barnás hold a Szaturnusz korongja előtt vonul át, mögötte a pengevékony gyűrű, alatta pedig a gyűrűnek a Szaturnuszra vetett vastag árnyéka látható. FORRÁS: https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/overview/

A spanyol Josep Comas i Solà már az 1900-as évek elején felvetette, hogy a Titánnak van légköre, az apró hold peremsötétedése alapján. Kuiper 1944-ben ezt spektroszkópos vizsgálattal igazolta is, kimutatva a metánt a hold légkörében. A sűrű, vastag atmoszféráról azonban nem sokat tudtunk addig, amíg a Huygens űrszonda 2005-ben le nem szállt a felszínén.

Ekkor jöttek rá a csillagászok, hogy a Titánon uralkodó körülmények több szempontból is hasonlóak ahhoz, ami a Földre 2,8 milliárd évvel ezelőtt, a földtörténeti őskorban jellemző volt. (Erre az időszakra tehető az, amikor a Föld légkörében a fotoszintetizáló cianobaktériumok tevékenységének köszönhetően fokozatosan megjelent az oxigén.) A legfőbb hasonlóság a két égitest légköre között az, hogy mindkettőt a legnagyobb részben nitrogén alkotja, a Titán esetében ennek aránya 94%. A légkör másik jelentős összetevője a Titán esetében a több mint 5%-nyi metán. Fontos alkotói ezen kívül a szerves anyagok (tholinok), melyek a nitrogénből és a metánból jönnek létre a kozmikus sugárzás és az ultraibolya sugarak metánt gyökökre és ionokra bontó tevékenysége nyomán. A kis szénatomszámú, gyakran aromás tholinok színesek, barnás-narancssárgás ködöt alkotva teszik átlátszatlanná a légkört.

A HUYGENS ŰRSZONDA 2005.JANUÁR 14-ÉN LANDOLT A TITÁN FELSZÍNÉN. FORRÁS: https://www.nasa.gov/content/ten-years-ago-huygens-probe-lands-on-surface-of-titan

A Fabian Schulz és Julien Maillard vezette kutatócsoport most ezeket a reakciókat „utánozta” laboratóriumi körülmények között. Néhány gramm tholint metanolban feloldottak, majd kevertetést, szűrést és szárítást követően atomerő mikroszkóppal tanulmányozták a képződött anyagokat. (A kísérletek során alkalmazott hőmérséklet és nyomás (20 °C; 0,9 mbar) magasabb volt, mint a Titán légkörében.) Több, mint 100-féle szerves molekula – köztük 3-10 gyűrűből álló, nitrogént tartalmazó policiklusos aromás szénhidrogének – képződését figyelték meg. Az élet kialakulása szempontjából pedig a nitrogén jelenléte kulcsfontosságú, hiszen ez mind az aminosavak, mind a DNS kialakulásához szükséges.

A tudósok azt remélik, hogy a Titán légkörében zajló folyamatok alaposabb megismerése segítheti az égitestre jellemző metán alapú hidrológiai ciklus megértését is. A Titánon ugyanis 1,5-szer akkora a légköri nyomás, mint a Földön, amely érték közel van a metán hármaspontjához, vagyis a metán egyszerre fordulhat elő gáz halmazállapotban a légkörben és folyadékként felszínen. A Titánon tehát „metáneső” esik, azaz a légköri metán válik folyékony halmazállapotúvá és ez táplálja az égitest szénhidrogéntavait. A szakemberek arra a kérdésre is keresik a választ, hogy a metáneső kialakulásában szerepet játszik-e a szerves vegyületek alkotta légköri aeroszol. A szerves aeroszol funkcióinak tanulmányozása szintén segítheti a földi élet kialakulásának megértését. A kutatók sejtése szerint ugyanis az aeroszolok egyfajta védőfunkciót is betölthettek, vagyis az UV-sugárzás abszorbeálása révén megvédték az ősi Föld felszínén a DNS molekulákat a roncsolódástól.

A tudósok tehát egyelőre földi körülmények között próbálják a Titánt jobban megismerni, de ha minden a tervek szerint halad, akkor hamarosan közvetlenül is tanulmányozhatják. A NASA ugyanis a következő évtizedben a Dragonfly misszió keretében az élet nyomai után kutatna majd a Titánon. A Dragonly különleges leszállóegysége drónként tudna landolni, és a Titán légkörében repülve közlekedni, az űrkutatás történelmében először.

A DRAGONFLY AZ ÉLET MEGJELENÉSÉHEZ SZÜKSÉGES VEGYÜLETEK UTÁN KUTAT MAJD A TITÁNON. FORRÁS: https://www.nasa.gov/press-release/nasas-dragonfly-will-fly-around-titan-looking-for-origins-signs-of-life

 

Forrás: https://www.ibm.com/blogs/research/2021/02/titan-haze/

Szerző: Jurecska Laura, Tudományos segédmunkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló

📸 A borítóképen:  ILYENNEK LÁTTA A CASSINI A SZATURNUSZT ÉS A TITÁNT. A barnás hold a Szaturnusz korongja előtt vonul át, mögötte a pengevékony gyűrű, alatta pedig a gyűrűnek a Szaturnuszra vetett vastag árnyéka látható. FORRÁS: https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/overview/