Titan scheint immer mehr wie die Erde zu sein, und ein neues Verständnis der trüben Atmosphäre von Titan könnte Hinweise auf die Entwicklung der frühen atmosphärischen Umgebung der Erde und die Entwicklung des Lebens auf unserem Heimatplaneten geben. Forscher haben eine Reihe chemischer Reaktionen auf dem größten Saturnmond entdeckt, die die Mondoberfläche vor ultravioletter Strahlung schützen können, ähnlich wie die Ozonschicht der Erde funktioniert. Die Reaktionen können auch für die Bildung der großen organischen Moleküle verantwortlich sein, aus denen die dicke und dunstige orangefarbene Atmosphäre des Mondes besteht.
Wissenschaftler haben lange verstanden, dass Sonnenlicht hoch in der Titanatmosphäre Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt. Diese Elemente reagieren mit Stickstoff und anderen Bestandteilen unter Bildung eines dichten Dunstes komplexer Kohlenwasserstoffe, der den Mond vollständig umhüllt.
In jüngster Zeit wurde die Rolle von Polyinen in der chemischen Entwicklung der Titanatmosphäre intensiv erforscht und diskutiert. Polyine sind eine Gruppe organischer Verbindungen mit alternierenden Einfach- und Dreifachbindungen wie Diacetylen (HCCCCH) und Triacetylen (HCCCCCCH). Es wird angenommen, dass diese Polyine in planetaren Umgebungen als UV-Strahlenschutz dienen und als präbiotisches Ozon wirken könnten. Dies wäre wichtig für jedes Leben, das versucht, sich auf Titan zu formen.
„Selbst wenn Sie (über andere Reaktionen) biologisch wichtige Moleküle bilden und kein Ozon oder keine ozonähnliche Schicht vorhanden ist, überleben diese Moleküle die raue Strahlungsumgebung nicht immer“, sagte Ralf Kaiser, leitender Wissenschaftler der Studie.
Die zugrunde liegenden chemischen Prozesse, die die Bildung initiieren und das Wachstum von Polyinen steuern, wurden jedoch nicht verstanden.
Kaiser und seine Kollegen untersuchten die Bildung von Triacetylen und größeren organischen Molekülen im Labor und in Computersimulationen. Sie fanden heraus, dass Triacetylen durch Kollisionen zwischen zwei kleinen Molekülen in einer Reaktion gebildet werden kann, die unter den kalten Bedingungen in der Titanatmosphäre leicht ausgelöst werden kann.
Die Autoren schlagen vor, dass Triacetylen, ein organisches Molekül, das als Schutzschild für ultraviolette Strahlung dienen könnte, als Baustein für die Erzeugung komplexer Moleküle in der Titanatmosphäre dienen könnte.
"Die vorliegenden Experimente werden nur mit Molekülen durchgeführt, die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten", sagte Kaiser gegenüber dem Space Magazine. "Um die Bildung astrobiologisch wichtiger Moleküle auf Titan zu untersuchen, müssen wir auch Sauerstoff und Stickstoff hinzufügen." Kaiser sagte, dass sie planen, diese Art von Experimenten später in diesem Jahr durchzuführen.
Das Team hofft, dass ihre kombinierte experimentelle, theoretische und Modellstudie als Vorlage dienen und die dringend benötigte, sukzessive Untersuchung der Chemie des umgebenden Titans auslösen wird, um ein vollständigeres Bild der Prozesse zu erhalten, die an der chemischen Verarbeitung der Mondatmosphäre beteiligt sind wird entstehen.
Bildunterschrift: Entscheidende Bausteine in den organischen Dunstschichten von Titan und möglicherweise der frühen Erde stammen aus chemischen Reaktionen. Bildnachweis mit freundlicher Genehmigung der NASA-JPL, Dr. Xibin Gu, und der Reaction Dynamics Group, University of Hawaii
Quelle: PNAS
