Saturnus största måne Titan är en verkligt fascinerande plats. Bortsett från jorden är det den enda platsen i solsystemet där nederbörd uppstår och det sker aktiva utbyten mellan vätskor på ytan och dimma i atmosfären – om än med metan istället för vatten . Dess atmosfärstryck är också jämförbart med jordens, och det är den enda andra kroppen i solsystemet som har en tät atmosfär som är kväverik.
Under en tid har astronomer och planetforskare spekulerat i att Titan också kan ha de prebiotiska förhållanden som krävs för liv. Andra har under tiden hävdat att frånvaron av vatten på ytan utesluter möjligheten av liv där. Men enligt en nyligen genomförd studie producerad av ett forskarlag från Cornell University, kan förhållandena på Titans yta stödja bildandet av liv utan behov av vatten.
När det gäller att söka efter liv bortom jorden, fokuserar forskare på mål som har de nödvändiga ingredienserna för livet som vi känner det – det vill säga värme, en livskraftig atmosfär och vatten. Detta är i huvudsak den 'lågt hängande frukt'-metoden, där vi söker efter förhållanden som liknar dem här på jorden. Titan – som är väldigt kallt, ganska långt från vår sol och har en tjock, disig atmosfär – verkar inte vara en livskraftig kandidat, med tanke på dessa kriterier.
Diagram över Titans inre struktur enligt den helt differentierade täthavsmodellen. Kredit: Wikipedia Commons/Kelvinsong
Men enligt Cornells forskargrupp – som leds av Dr. Martin Rahm – ger Titan en möjlighet att se hur liv kan uppstå under olika förhållanden, en som är mycket kallare än jorden och inte involverar vatten.
Deras studie - med titeln ' Polymorfism och elektronisk struktur av polyimin och dess potentiella betydelse för prebiotisk kemi på Titan ” – dök nyligen upp i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). I den undersökte Rahm och hans kollegor den roll som vätecyanid, som tros vara central i frågan om livets ursprung, kan spela i Titans atmosfär.
Tidigare experiment har visat att vätecyanid (HCN) molekyler kan länka samman och bilda polyimin, en polymer som kan fungera som en prekursor till aminosyror och nukleinsyror (basen för proteinceller och DNA). Tidigare undersökningar har också visat att vätecyanid är den vanligaste vätehaltiga molekylen i Titans atmosfär.
Som professor Lunine – David C. Duncan-professorn i fysikaliska vetenskaper och chef för Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science och medförfattare till studien – sa till Universe Today via e-post: 'Organiska molekyler, flytande sjöar och hav (men av metan, inte vatten) och en viss mängd solenergi når ytan. Så detta antyder möjligheten till en miljö som kan vara värd för en exotisk livsform.'
Titans tjocka, disiga atmosfär kan dölja ledtrådar om möjligheten av livgivande förhållanden på dess yta. Kredit: NASA/JPL/SSI/J. Större
Med hjälp av kvantmekaniska beräkningar visade Cornell-teamet att polyimin har elektroniska och strukturella egenskaper som kan underlätta prebiotisk kemi under mycket kalla förhållanden. Dessa involverar förmågan att absorbera ett brett spektrum av ljus, vilket förutspås inträffa i ett fönster av relativ transparens i Titans atmosfär.
En annan är det faktum att polyimin har en flexibel ryggrad och kan därför anta många olika strukturer (aka. polymorfer). Dessa sträcker sig från plana plåtar till komplexa lindade strukturer, som är relativt nära i energi. Vissa av dessa strukturer, enligt teamet, kan arbeta för att påskynda prebiotiska kemiska reaktioner, eller till och med bilda strukturer som kan fungera som värdar för dem.
'Polyimin kan bilda ark', sa Lunine, 'som liksom leror kan fungera som en katalytisk yta för prebiotiska reaktioner. Vi finner också att polyiminen absorberar solljus där Titans atmosfär är ganska genomskinlig, vilket kan hjälpa till att stimulera reaktioner.'
Kort sagt, närvaron av polyimin kan betyda att Titans yta får den energi som den behöver för att driva fotokemiska reaktioner som är nödvändiga för att skapa organiskt liv, och att den till och med kan hjälpa till med utvecklingen av det livet. Men naturligtvis har inga bevis hittats för att polyimin har producerats på Titans yta, vilket betyder att dessa forskningsrön fortfarande är akademiska vid denna tidpunkt.
Föreslagna uppdrag till Titan har inkluderat (från vänster till höger) TALISE (Titan Lake In-situ Sampling Propelled Explorer) och NASA:s Titan Mare Explorer. Kredit: bisbos.com
Lunine och hans team indikerar dock att vätecyanid mycket väl kan ha lett till skapandet av polyimin på Titan, och att det helt enkelt kan ha undgått upptäckt på grund av Titans grumliga atmosfär. De tillade också att framtida uppdrag till Titan kanske skulle kunna leta efter tecken på polymeren, som en del av pågående forskning om möjligheten att exotiskt liv dyker upp i andra delar av solsystemet.
'Vi skulle behöva en avancerad nyttolast på ytan för att ta prov och söka efter polyiminer,' svarade Lunine, 'eller möjligen av en nästa generations spektrometer från omloppsbana. Båda dessa är 'bortom Cassini', det vill säga nästa generations uppdrag.'
Kanske när Juno är klar med att undersöka Jupiters atmosfär om två år, kan NASA överväga att ompröva den för en förbiflygning av Titan? När allt kommer omkring var Juno speciellt designad för att titta under en slöja av tjocka moln. De kommer inte mycket tjockare än på Titan!
Vidare läsning: PNAS