Фото: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Крупнейший спутник Сатурна Титан богат на органические химические соединения, формирующие известную нам жизнь. Ученые знают, что на поверхности и в атмосфере луны присутствуют эти соединения, но как они там появились?
Ученые из Токио теперь полагают, что им удалось найти главную подсказку о пребиотическом процессе (абиогенез), благодаря которому жизнь возникает из неживой материи. С помощью Атакамской большой решетки миллиметрового диапазона (ALMA) исследователи обнаружили химический след в атмосфере Титана. Оказывает, он создается из-за космических лучей, которые бьют по атмосфере спутника и влияют на формирования азотосодержащих органических молекул.
Новые данные презентовали ученые ALMA 14 февраля 2020 года и опубликовали в «The Astrophysical Journal». Впервые подобные процессы наблюдаются на Титане. Исследователи зафиксировали слабые, но уверенные сигналы ацетонитрила CH3CN и его редкого изотопомера CH3C15N.
Потенциальный вид с поверхности Титана. Фото: НАСА
Ведущий автор исследования и ученый из Токийского университета Такахиро Ино сказал:
«Мы обнаружили, что содержание 14N в ацетонитриле выше, чем у других азотосодержащих видов, вроде HCN и HC3N. Это удачно вписывается в недавнее компьютерное моделирование химических процессов с высокоэнергичными космическими лучами».
Представители ALMA считают, что на химические процессы Титана также оказывают сильное влияние солнечные УФ-лучи. В верхних слоях атмосферы УФ-излучение избирательно разрушает молекулы азота, включающие 15N, потому что УФ-лучи с определенной длинной волны при контакте с 14N14N легко поглощаются на такой высоте.
Выходит, что азотосодержащие виды на этой высоте демонстрируют высокое содержание 15N. С другой стороны, космические лучи проникают глубже и контактируют с молекулами азота, располагающими 14N. Таким образом, существует различие в количестве молекул с 14N и 15N. Ученые говорят, что ацетонитрил в стратосфере более распространен в 14N, чем в других ранее измеренных азотосодержащих молекулах.
Миссию Dragonfly планируют запустить к Титану. Фото: НАСА
Понимание функционирования этих химических процессов на Титане важно, так как современная среда спутника считается естественной пребиотической лабораторией, напоминающую Землю перед тем, как у нас появилась жизнь. Некоторые ученые даже считают, что на Титане может находиться первобытная форма жизни, но это лишь гипотезы.
Процессы в атмосфере Титана также можно применить к другим небесным телам Солнечной системы. Еще один член исследовательской группы Хидео Сагава говорит:
«Процесс может оказаться универсальным. Поэтому нам важно разобраться в роли космических лучей, которые влияют на Титан».
Титан успели детально изучить с помощью космического корабля НАСА Кассини и еще посадочного аппарата Гюйгенс. Спутник скрыт за густой оранжевой дымкой, но зонд использовал для обзора радар. Оказывается, этот мир напоминает среду с морями, озерами, реками и песчаными дюнами. На Титане даже идет дождь!
Анимация будущей миссии НАСА Dragonfly. Источник: https://www.youtube.com/watch?v=IdYeWN9ZivE&feature=emb_logo
Вот только вода на спутнике представлена жидким метаном/этаном. Но полагают, что под поверхностью могут скрываться резервуары с привычной для нас водой. Ученые нацелены на изучение этого таинственного объекта.
Следующей миссией должен стать проект Dragonfly (Стрекоза). Этот зонд сможет перемещаться по воздуху и поверхности, поэтому получится охватить в обзоре большие территории луны. Dragonfly планируют запустить в 2026 году, а прибыть на место должен в 2034-м.
Заместитель администратора НАСА по науке Томас Зурбухен рассказывает:
«Титан не похож ни на одно другое место в Солнечной системе. А Dragonfly – еще одна уникальная миссия. Удивительно думать, как этот аппарат сможет заглянуть в самые скромные уголки спутника. Возможно, мы даже найдем подсказки к тому, как формируется сама жизнь во Вселенной».
Теперь токийские ученые продолжат собирать данные о космических лучах, чтобы понять, как они влияют на пребиотическую химию в атмосфере Титана.