Saturns größter Mond Titan ist derzeit möglicherweise das faszinierendste Grundstück im Sonnensystem. Kein Wunder angesichts der Tatsache, dass die dichte Atmosphäre des Mondes, die reichhaltige organische Umgebung und die präbiotische Chemie der Uratmosphäre der Erde ähneln. Wissenschaftler glauben daher, dass der Mond als eine Art Labor für die Untersuchung der Prozesse fungieren könnte, bei denen chemische Elemente zu Bausteinen für das Leben werden.
Diese Studien haben bereits zu einer Fülle von Informationen geführt, darunter die jüngste Entdeckung von „Kohlenstoffkettenanionen“, die als Bausteine für komplexere Moleküle gelten. Und jetzt hat ein Team von NASA-Forschern dank Daten des Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) in Chile das Vorhandensein von Acrylnitril entdeckt, einem weiteren chemischen Element, das die Grundlage für das Leben auf diesem Mond sein könnte.
Die Studie mit dem Titel „ALMA-Nachweis und astrobiologisches Potenzial von Vinylcyanid auf Titan“, die ihre Ergebnisse detailliert beschreibt, wurde in der 28. Juli-Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Fortschritte in der Wissenschaft. Darin erklärt das Team, wie Daten aus dem ALMA-Array darauf hinwiesen, dass große Mengen an Acrylnitril (C.2H.3CN) existieren auf Titan - höchstwahrscheinlich in der Stratosphäre des Mondes.
In einer Pressemitteilung der NASA erklärte Maureen Palmer, Forscherin am Goddard Center for Astrobiology und Hauptautorin des Papiers: „Wir haben überzeugende Beweise dafür gefunden, dass Acrylnitril in der Titanatmosphäre vorhanden ist, und wir glauben, dass dieses Rohmaterial in erheblichem Umfang vorhanden ist erreicht die Oberfläche. "
Acrylnitril, auch als Vinylcyanid bekannt, wird hier auf der Erde zur Herstellung von Kunststoffen verwendet. In der Vergangenheit wurde spekuliert, dass diese Verbindung in der Titanatmosphäre vorhanden sein könnte. Erst kürzlich wurde den Wissenschaftlern die Möglichkeit bewusst, dass dies die Grundlage für Lebewesen in der reichen organischen Umgebung von Titan sein kann - mit seiner stetigen Versorgung mit Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff.
Dies basiert auf einer Studie, die 2015 durchgeführt wurde und in der ein Team von Cornell-Wissenschaftlern herausfinden wollte, ob sich in der rauen Umgebung von Titan organische Zellen bilden können. Da der Mond durchschnittliche Oberflächentemperaturen von -179 ° C (-290 ° F) aufweist und die Atmosphäre überwiegend aus Stickstoff und Kohlenwasserstoffen besteht, konnten Lipiddoppelschichtmembranen (die die Grundlage des Lebens auf der Erde bilden) dort nicht überleben.
Nach Durchführung molekularer Simulationen stellte das Team jedoch fest, dass kleine organische Stickstoffverbindungen in der Lage sind, eine einer Zellmembran ähnliche Materialschicht zu bilden. Sie stellten auch fest, dass diese Blätter hohle, mikroskopisch kleine Kugeln bilden könnten, die sie als „Azotosomen“ bezeichneten, und dass der beste chemische Kandidat für diese Blätter Acrylnitril wäre.
Ein solches Material wäre in der Lage, in flüssigem Methan und bei extrem kalten Temperaturen zu überleben, und wäre daher die wahrscheinlichste Grundlage für das organische Leben auf Titan. Wie Michael Mumma, der Direktor des Goddard Center for Astrobiology, erklärte:
„Die Fähigkeit, eine stabile Membran zu bilden, um die innere Umgebung von der äußeren zu trennen, ist wichtig, da sie die Möglichkeit bietet, Chemikalien so lange aufzunehmen, dass sie interagieren können. Wenn durch Vinylcyanid membranartige Strukturen gebildet werden könnten, wäre dies ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Leben auf dem Saturnmond Titan. “
Für ihre Studie kombinierte das Goddard-Team 11 hochauflösende Datensätze von ALMA, die sie aus einem Archiv von Beobachtungen abriefen, die zur Kalibrierung des Arrays verwendet wurden. Aus den Daten stellten Palmer und ihr Team fest, dass Acrylnitril in der Titanatmosphäre relativ häufig vorkommt und Konzentrationen von bis zu 2,8 Teilen pro Milliarde erreicht. Sie stellten auch fest, dass dies in der oberen Atmosphäre des Titanen am häufigsten vorkommt.
Hier könnten sich Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff durch Sonneneinstrahlung und energetische Partikel aus dem Saturn-Magnetfeld chemisch verbinden. Schließlich würde das Acrylnitril seinen Weg durch die kalte Atmosphäre finden und kondensieren, um Regentropfen zu bilden, die an die Oberfläche fallen würden. Das Team schätzte auch, wie viel dieses Materials sich im Laufe der Zeit in Ligeia Mare - Titans zweitgrößtem Methansee - ansammeln würde.
Schließlich berechneten sie, dass Ligeia Mare innerhalb jedes Kubikzentimeters (cm³) seines Volumens bis zu 10.000.000 Azotosomen bilden könnte. Das ist ungefähr das Zehnfache der Bakterienmenge, die in den Gewässern entlang der Küstenregionen der Erde vorhanden ist. Wie Martin Cordiner, einer der führenden Autoren des Papiers, angedeutet hat, sind diese Ergebnisse sicherlich ermutigend, wenn es um die Suche nach außerirdischem Leben in unserem Sonnensystem geht.
"Der Nachweis dieser schwer fassbaren, astrobiologisch relevanten Chemikalie ist für Wissenschaftler aufregend, die unbedingt feststellen möchten, ob sich auf eisigen Welten wie Titan Leben entwickeln kann", sagte er. "Dieser Befund trägt wesentlich zu unserem Verständnis der chemischen Komplexität des Sonnensystems bei."
Zugegeben, die Studie und die Grundlage für ihre Schlussfolgerungen sind ziemlich spekulativ. Sie zeigen jedoch, dass innerhalb bestimmter festgelegter Parameter Leben in unserem Sonnensystem weit über die Grenzen der „bewohnbaren Zone“ unserer Sonne hinaus existieren kann. Diese Studie könnte auch Auswirkungen auf die Suche nach Leben in extrasolaren Systemen haben. Wenn Wissenschaftler definitiv sagen können, dass das Leben keine wärmeren Temperaturen und kein flüssiges Wasser benötigt, eröffnet dies immense Möglichkeiten.
In den kommenden Jahrzehnten werden voraussichtlich mehrere Missionen nach Titan gehen, von U-Booten, die die Methanseen erkunden, bis hin zu Drohnen und Luftplattformen, die die Atmosphäre und Oberfläche untersuchen. Es wird bereits erwartet, dass sie wertvolle Informationen über die Bildung des Saturn-Systems erhalten. Aber auch ganz neue Lebensformen entdecken? Das wäre wirklich erderschütternd!
