Titan, delvist skjult af Saturns ringe. Billede: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Saturns måne Titan er en verden af kontrast; både uhyggeligt velkendt og iøjnefaldende udlænding. Dens rolige hav og enorme klitter, der kan minde dig om Jorden, indtil du lærer, at hvad der flyder på tværs af titans overflade er ikke vand, men flydende kulbrinter. Titan ‘ s kvælstof-rige atmosfære ser ud til at have nogle af ingredienserne til biologi, men alle former for liv udviklet sig til at trives ved temperaturer på -290 grader Fahrenheit ville være næsten uigenkendelig.
En ny videnskabelig artikel, der støtter tanken om, at liv kan eksistere på Titan, men at det ville være noget som liv, som vi kender det. Efter at have studeret spektroskopiske data indsamlet ved hjælp af Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) i det nordlige Chile, forskere rapporterer nu, at titans atmosfære er fyldt med vinyl cyanid, et molekyle, der kunne, i teorien, form “cell-like” membraner under månen unikke miljømæssige forhold.
I virkeligheden er baseret på de niveauer, der er af vinyl cyanid til stede i titans atmosfære, hav kunne—i teorien, er vi ikke sige, at der er udlændinge—det være boblende med lille celle membraner, med en koncentration svarende til dem, der af bakterier i Jordens oceaner.
De membraner, der omgiver cellerne i alle levende ting her på Jorden er lavet af fosfolipider, molekyler med lange, ikke-polær (vand-frastødende) “haler” og polar (vand-elskende) hoveder. Hvis du kan huske high school biologi, vil du vide, at fosfolipider form af en bi-lag med vand-elskende dele på ydersiden, og den vand-afskrække bits på indersiden. Denne struktur giver mulighed for membraner til at boble fra små lommer af vand fra deres omgivelser, der skaber celler, at huset genetiske materiale og støtte biokemiske reaktioner.
“Det ville være en helt anden form for biokemi, hvis der var liv på Titan. Jeg finder, at muligheden fascinerende.”
Det er alle godt og godt for organismer, der har udviklet sig til at trives i den tempererede, at flydende vand hav her på Jorden, men de membraner, vores biologi bruger simpelthen ikke ville arbejde i den kryogene metan hav af Titan. (De ville være alt for stive, og vand-elskende/vand-afskrække bits ville have til at være vendt.) Så, hvad kan celler på Titan se ud? For to år tilbage, forskere ved Cornell University, der anvendes kemiske modeller til at forsøge at besvare dette meget spørgsmål. Gennem disse modeller, de har produceret en funktionel celle membran, der forblev stabil og fleksibel på utroligt lave temperaturer, bruger ingen andre end C2H3CN, eller vinyl cyanid.
De kaldte deres hypotetiske fremmede celle en “azotosome.”
“Hvad gør vinyl cyanid potentielt nyttige molekyle til dette er, at det er amphiphilic—det har en polar og en ikke-polære ende,” lige som vores membraner’ fosfolipider,
Maureen Palmer, en nyuddannet af St. Olaf College og er hovedforfatter på den nye undersøgelse, forklaret. “Det ville være lidt af det samme, men en slags det modsatte af, hvordan cellens membran lipider arbejde på Jorden”, med polar bits på indersiden, og den ikke-polære bits på ydersiden.
Det var en fascinerende hypotese, men der var et problem—ingen havde nogensinde bekræftet, at vinyl cyanid er faktisk til stede på Titan. (NASAS Cassini fundet foreløbige beviser for molekyle flere år tilbage.) Palmer og hendes kolleger besluttede sig for at udfylde dette hul, ved at undersøge kalibreringsdata ALMA indsamler på Titan, før du tænder sin teleskoper til at stirre på andre mål. Sikker nok, fandt de tvingende beviser på, at store mængder af vinyl cyanid er til stede i titans atmosfære—primært i højder større end 200 kilometer. Den forskning, der blev offentliggjort i dag i det Videnskabelige Rapporter.
Da jeg sendte papir til Jonathan Lunine, Cornell astronom og medforfatter på 2015 undersøgelse at hævde eksistensen af azotosomes, han sagde, at det var “ganske glædeligt at se, at acrylonitril,” eller vinyl cyanid, “faktisk synes at være til stede i titans atmosfære.”
Selvfølgelig er livet, som vi kender det, ville være mere tilbøjelige til at dukke op i det store hav på titans overflade end højt op i himlen. Men som Palmer og hendes kolleger påpege, nedbør, der er i konstant transport af organiske forbindelser til titans overflade—og dem kunne omfatte vinyl cyanid. “Det skal være at nå frem til overfladen,” sagde hun. “Titan har masser af regn.”
I virkeligheden, i Ligeia Mare, og metan over havet større end Michigan Lake Superior ligger i nærheden af Titan ‘ s nordpol, Palmer og hendes kolleger vurderer, at der kunne være så mange som 30 millioner azotosomes per kubikcentimeter af “havvand.” Til sammenligning, kystnære hav på Jorden er omkring en million bakterier pr kubikcentimeter, i henhold til det ene papir er skøn.
“Dette er et afgørende punkt og laboratorie eksperimenter burde være gjort,” Lunine tilføjet. Palmer er aftalt.
“Jeg håber, nogen vil lave en undersøgelse af prøver at danne membraner i laboratoriet, se, om de er faktisk i stand til at danne,” sagde hun. Hendes co-forfattere er i øjeblikket forsøger bedre at kunne begrænse forekomsten og fordelingen af vinyl cyanid i titans atmosfære—det første oplæg var bare en rå look. De er også søge efter beviser fra andre biologisk relevante molekyler på Titan. Også i denne uge, et andet team af forskere rapporteret afsløring af ‘carbon-kæde anioner’—potentiale byggesten af komplekse biomolekyler—i titans øvre atmosfære, ved hjælp af data fra Cassini.
I sidste ende, at løse spørgsmålet om, hvorvidt eller ikke at Titan er hjem til nogle meget mærkelige former for liv, vil kræve en fremtidig mission, der kan lande på dens overflade—måske en kryogene metan-bevis ubåd. Palmer er absolut rode for en lander.
“Jeg elsker Titan,” Palmer sagde. “Det er super interessant som en astrobiologi mål, fordi alle former for liv, vi kender på Jorden, er vand som opløsningsmiddel, men det har flydende metan. Det ville være en helt anden form for biokemi, hvis der var liv på Titan. Jeg finder, at muligheden fascinerende.”