Z univerze v Arizoni
O prvih eksperimentalnih dokazih, ki kažejo, kako lahko atmosferski dušik vgradimo v organske makromolekule, poroča ekipa z univerze v Arizoni. Ugotovitev kaže, katere organske molekule bi lahko bile na Titanu, Saturnovi luni, za katero znanstveniki menijo, da je vzor kemije Zemlje pred življenjem.
Zemlja in Titan sta edini znani planetarni telesi, ki imata debelo, pretežno dušikovo ozračje, je dejal Hiroshi Imanaka, ki je vodil raziskavo, medtem ko je bil član oddelka za kemijo in biokemijo UA.
Kako se kompleksne organske molekule dušijo v okolju, kot sta atmosfera zgodnje Zemlje ali Titana, je velika skrivnost, je dejal Imanaka.
"Titan je tako zanimiv, ker nam lahko njegova atmosfera, ki prevladuje dušik, in organska kemija dajeta pojma o nastanku življenja na naši Zemlji," je dejal Imanaka, ki je zdaj asistent znanstvenega raziskovalnega laboratorija v Lunarnem in planetarnem uradu. "Dušik je bistven element življenja."
Vendar pa ne bo storil le noben dušik. Dušikov plin se mora pretvoriti v bolj kemično aktivno dušiko, ki lahko sproži reakcije, ki so osnova bioloških sistemov.
Imanaka in Mark Smith sta z zračenjem plina z visoko energijskimi UV žarki pretvorila mešanico plina dušik-metan, podobna Titanovi atmosferi, v zbirko organskih molekul, ki vsebujejo dušik. Laboratorijska postavitev je bila zasnovana tako, da posnema vpliv sončnega sevanja na Titanovo ozračje.
Večina dušika se je preselila neposredno v trdne spojine in ne v plinaste snovi, je povedal Smith, profesor UA in vodja kemije in biokemije. Prejšnji modeli so predvidevali, da se bo dušik v daljšem postopnem postopku preusmeril iz plinastih spojin v trdne snovi.
Titan je videti oranžne barve, ker smog organskih molekul obda planet. Delci v smogu se bodo sčasoma naselili na površje in bodo lahko izpostavljeni pogojem, ki bi lahko ustvarili življenje, je dejal Imanaka, ki je tudi glavni preiskovalec na inštitutu SETI v Mountain Viewu v Kaliforniji.
Vendar znanstveniki ne vedo, ali Titanovi delci smoga vsebujejo dušik. Če so nekateri delci iste organske molekule, ki vsebujejo dušik, je skupina UA ustvarila v laboratoriju, so pogoji, ki vodijo v življenje, bolj verjetni, je dejal Smith.
Kot je dejal Smith, laboratorijska opazovanja, kot so ta, kažejo, kaj je treba iskati v naslednjih vesoljskih misijah in katere instrumente je treba pomagati pri iskanju.
Prispevek Imanake in Smitha "Nastajanje nitrogeniranih organskih aerosolov v zgornji atmosferi Titana" je predviden za objavo v zgodnji spletni izdaji Proceedings of the National Academy of Sciences v nedeljo 28. junija. NASA je zagotovila sredstva za raziskave.
Raziskovalci UA so želeli simulirati razmere v Titanovi tanki zgornji atmosferi, ker so rezultati misije Cassini pokazali, da je "ekstremno UV" sevanje, ki je vplivalo na ozračje, ustvarilo kompleksne organske molekule.
Zato sta Imanaka in Smith uporabila napredni vir svetlobe v sinhrotonu nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley v Berkeleyju v Kaliforniji, da bi visokoenergijsko UV-svetlobo izstrelila v jeklenko iz nerjavečega jekla, ki vsebuje plin dušik in metan pri zelo nizkem tlaku.
Raziskovalci so uporabili masni spektrometer za analizo kemikalij, ki so posledica sevanja.
Preprosto, čeprav se sliši, je postavitev eksperimentalne opreme zapletena. UV-svetloba mora skozi vrsto vakuumskih komor na poti v plinsko komoro.
Številni raziskovalci želijo uporabiti napredni svetlobni vir, zato je konkurenca za čas na instrumentu huda. Imanaki in Smithu sta bili dodeljeni en ali dva časovna reže na leto, od katerih je bil vsak po osem ur na dan le pet do 10 dni.
Imanaka in Smith sta morala za vsako časovno vrvico vso eksperimentalno opremo spakirati v kombi, se odpeljati v Berkeley, postaviti občutljivo opremo in začeti z veliko serijo eksperimentov. Včasih so delali več kot 48 ur naravnost, da bi maksimalno izkoristili svoj čas na naprednem viru svetlobe. Dokončanje vseh potrebnih poskusov je trajalo leta.
Imanaka je dejal, da je bilo to razbito na živce: "Če zamudimo samo en vijak, nam to izmuzni čas."
Na začetku je analiziral le pline iz jeklenke. Vendar ni zaznal nobenih organskih spojin, ki vsebujejo dušik.
Imanaka in Smith sta menila, da v poskusni postavitvi ni bilo kaj narobe, zato sta uredila sistem. A vseeno brez dušika.
"Bila je precej skrivnost," je dejal Imanaka, prvi avtor prispevka. "Kam je šel dušik?"
Nazadnje sta oba raziskovalca zbrala koščke rjave pištole, ki so se zbrali na steni valja, in jih analizirali s tistim, kar je Imanaka poimenoval "najbolj izpopolnjena tehnika masnega spektrometra."
Imanaka je rekla: "Nato sem končno našla dušik!"
Imanaka in Smith sumita, da se takšne spojine tvorijo v Titanovi zgornji atmosferi in sčasoma padejo na Titanovo površino. Ko so enkrat na površini, prispevajo k okolju, ki je ugodno za razvoj življenja.
