Vědci rozluštili původ a chemické složení organických dun na Titanu

Vědecký tým pod vedením pracovníků University of Hawaii at Mānoa poskytnul odpověď na klíčovou otázku týkající se povrchu Saturnova měsíce Titan. Radarový snímek povrchových útvarů pořízený sondou Cassini zachycuje tmavé pruhy vytvarované z písečných dun organické povahy, které se táhnou v oblasti rovníku na značnou vzdálenost.

Fyzikální chemik Ralf I. Kaiser a jeho spolupracovníci studovali získaná data, která byla pořízená sondou Cassini zkoumající měsíc Titan – jediné těleso ve Sluneční soustavě kromě Země s pevným povrchem, jezery a hustou atmosférou o tlaku 1,5× převyšujím hodnoty na povrchu naší planety. Fotografie a další data ze sondy Cassini odhalily přítomnost rozsáhlých podélných dun na povrchu Titanu napříč pouštěmi v oblasti rovníku, vysoké až 100 metrů, což se blíží velikosti egyptských pyramid v Gíze. Zatímco pozemské duny jsou složeny z drobných silikátů nebo různých nerostů, studium fotografií odhalilo, že duny na Titanu obsahují tmavé organické látky až dosud neurčeného původu a chemického složení.

Tým vědců z University of Hawaii Mānoa, jehož členem byl rovněž Matthew Abplanalp, bývalý postgraduální student astrochemie na UH’s W.M. Keck Research Laboratory, vystavil acetylénový led – chemickou sloučeninu, která se v plynném stavu používá na Zemi při svařování plamenem a vyskytuje se hojně v rovníkových oblastech Titanu – za nízkých teplot působení vysokoenergetických kosmických paprsků. Záření přeměnilo jednoduché molekuly jako acetylén na mnohem složitější organické molekuly: benzen či naftalen – sloučeniny, které jsou používány v naftalínových kuličkách – a které se vyskytují na povrchu Titanu. K těmto procesům rovněž dochází v mezihvězdném prostředí – v prostoru mezi hvězdami – v oblacích mezihvězdných nanočástic bohatých na uhlovodíky.

„Duny na Titanu představují dominující povrchový výskyt uhlíku v organické chemii na Titanu,“ říká Matthew Abplanalp, současný vědecký pracovník na Naval Air Warfare Center Weapons Division, China Lake. „Proto rozpoznání původu a chemické linie vedoucí ke vzniku těchto dun z organického materiálu je rozhodující nejen pro pochopení chemické evoluce Titanu, ale také k pochopení toho, jak podobné mohly být chemické látky na Titanu a na Zemi před vznikem života na naší planetě.“

„Tyto procesy posléze dodaly molekulární stavební bloky nejen pro organické duny na Titanu, ale také pro organické látky na tělesech bez atmosféry, povšechně vzato například na takových, jako je trpasličí planeta Makemake v oblasti Kuiperova pásu,“ naznačuje Ralf I. Kaiser. „Při nízkých teplotách dochází k syntéze polycyklických aromatických uhlovodíků (polycyclic aromatic hydrocarbons – PAHs) z acetylénového ledu. To představuje stěžejní posun od současné přijímané představy, podle které vznik PAH probíhá pouze v plynné fázi při zvýšené teplotě několika tisíc kelvinů, například při spalovacím procesu.“

Tyto objevy, publikované 16. 10. 2019 v časopise Science Advances, budou mít bezprecedentní význam pro příští kosmickou misi k Titanu. NASA zamýšlí dopravit na povrch měsíce Titan létajícího robota Dragonfly, zaměřeného na pátrání po přítomnosti cizího života a jeho molekulárních předchůdců. Tzv. kvadrukoptéra velikosti automobilu vybavená vědeckými přístroji bude schopná identifikovat velké organické molekuly. Start mise je naplánován na rok 2026, přílet do soustavy Saturnu na rok 2034 a následně bude přelétávat četné lokality na povrchu Titanu vzdálené od sebe až stovky kilometrů. Dragonfly přistane poblíž rovníku v blízkosti dun z organického materiálu, což mu poskytne možnost na místě vyfotografovat a prozkoumat potenciálně biologické organické látky na dlouhodobě zmrzlém povrchu měsíce Titan.

„Celkově tato studie přibližuje naše znalosti složitých organických látek a základních chemických procesů jednoduchých molekul v kosmickém prostoru a poskytuje vědecký základ a prokázaný mechanismus vzniku aromatických struktur v extrémních podmínkách v ledu vystaveném nízkým teplotám,“ vyvozuje Ralf I. Kaiser. „Protože je Titan bohatý na dusík, začlenění tohoto plynu do polycyklických aromatických uhlovodíků může rovněž vést k vytvoření uhlíko-dusíkových částí molekul převládajících v současné biochemii, jako je například DNA a RNA založená na dusíkové bázi.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/team-unravels-origin-chemical-makeup-of-dunes-on-saturns-moon-titan/; http://www.sci-news.com/space/titan-dunes-origin-composition-07720.html a https://www.astro.cz/clanky/kosmonautika/letajici-dron-nasa-bude-patrat-po-zivote-na-titanu.html

autor: František Martinek