Жизнь на Титане может сигнализировать о ранней жизни во Вселенной

Самый большой спутник Сатурна, Титан , имеет температуру поверхности 94 градуса Кельвина выше абсолютного нуля, что составляет примерно треть земной температуры. Титан расположен в 9,5 раз дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем, и температура поверхности объектов Солнечной системы снижается примерно пропорционально квадратному корню их расстояния от Солнца.

По совпадению, 94 градуса были температурой космического микроволнового фона примерно через сто миллионов лет после Большого взрыва, когда сформировалось первое поколение звезд , как описано в моей книге 2010 года . Такой объект, как Титан, образовавшийся из газа, обогащенного тяжелыми элементами от первых сверхновых , имел бы эту температуру поверхности независимо от расстояния до звезды. Как я писал в новой статье , ванна космического излучения согревала объект в течение десятков миллионов лет, достаточно долго для того, чтобы на нем возникли примитивные формы жизни.

Это совпадение температур открывает захватывающую возможность проверить, как могла возникнуть ранняя жизнь во Вселенной, изучая Титан. Другими словами, вопрос о том, есть ли на Титане жизнь, имеет космическое значение. Это могло бы раскрыть корни « Жизни в космосе» — название книги, которую я опубликовал в прошлом году вместе с моим бывшим постдоком Манасви Лингамом.

В Солнечной системе Титан — единственный объект, помимо Земли, на поверхности которого есть реки, озера и моря, а также цикл метановых и этановых жидкостей, выпадающих дождем из облаков, стекающих по его поверхности и испаряющихся обратно в атмосферу, подобно Круговорот воды на Земле. Также считается, что на Титане есть подземный океан воды. Его атмосфера в основном состоит из азота, как и земная, но с 5% -ным содержанием метана. Ландшафт Титана покрыт темными дюнами углеводородных зерен, напоминающими кофейную гущу, в основном вокруг экваториальных областей.

Гравитационные измерения , проведенные космическим кораблем НАСА «Кассини», показали, что на Титане есть подземный океан жидкой воды, вероятно, смешанной с солями и аммиаком. Радиосигналы, обнаруженные зондом ЕКА «Гюйгенс» в 2005 году, убедительно свидетельствовали о наличии океана на глубине от 55 до 80 километров ниже ледяной поверхности, что позволяет предположить химию жизни, какой мы ее знаем . Кроме того, реки, озера и моря Титана, состоящие из жидкого метана и этана, могут служить основой для химии жизни, какой мы ее не знаем, на поверхности Луны.

Неизвестно, породили ли физические условия на Титане эти формы жизни. Осознание того, что атмосфера Титана богата органическими соединениями, привело к предположению , что там могли возникнуть химические предшественники жизни.

В июне 2010 года в документах , анализирующих данные миссии «Кассини-Гюйгенс», сообщалось об аномалиях в атмосфере вблизи поверхности, которые могли согласовываться с присутствием экзотической формы жизни организмов, потребляющих метан, но, в качестве альтернативы, могли быть связаны с неживыми химическими или метеорологическими факторами. процессы.

Эксперимент Миллера-Юри и его последующие действия показали, что УФ-облучение атмосферы Титана может генерировать сложные молекулы и полимерные вещества, такие как толины . Реакция начинается с диссоциации азота и метана с образованием цианистого водорода и ацетилена .

После применения энергии к комбинации газов, подобных газам в атмосфере Титана, планетолог Сара Хёрст обнаружила в своей лаборатории в 2010 году пять нуклеотидных оснований , из которых состоят ДНК и РНК , а также аминокислоты — строительные блоки белков , среди многих других. производимые соединения. В 2013 году НАСА сообщило , что сложные органические химические вещества могут возникать на Титане на основе исследований, моделирующих атмосферу Титана. Несколько месяцев спустя в статье сообщалось об обнаружении полициклических ароматических углеводородов.(ПАУ) в верхних слоях атмосферы Титана.

В 2015 году была смоделирована модель гипотетической клеточной мембраны, способной функционировать в жидком метане. Предлагаемой химической основой для этих мембран является акрилонитрил , который был обнаружен в атмосфере Титана Кассини и ALMA . К сожалению, миссия Кассини-Гюйгенс не была оборудована для поиска биосигнатур или сложных органических соединений.

Мы надеемся, что будущие космические зонды покажут, есть ли на Титане жизнь в его жидких телах из метана, этана, воды и аммиака. Обнаружение жизни на Титане не только показало бы, что мы не одиноки, но и то, что мы можем относительно опоздать на вечеринку. Космос, возможно, кишел жизнью после того, как образовались первые звезды.

Оглядываясь назад, такое открытие могло бы смутить большинство космологов, которые более века считали Вселенную безжизненной, сосредоточив внимание на мертвых объектах, таких как звезды, черные дыры и ореолы темной материи. На самом деле Вселенная могла быть полна жизни, начиная с первого поколения титаноподобных объектов, примерно через сто миллионов лет после Большого взрыва. Наш космический сосед Титан может быть первым, кто откроет нам эту космическую тайну.

ОБ АВТОРЕ

Ави Леб — руководитель проекта «Галилео», директор-основатель инициативы Гарвардского университета «Черная дыра», директор Института теории и вычислений Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и бывший заведующий кафедрой астрономии Гарвардского университета (2011 г.). –2020). Он возглавляет консультативный совет проекта Breakthrough Starshot, а также является бывшим членом Совета советников президента по науке и технологиям и бывшим председателем Совета по физике и астрономии национальных академий. Он является автором бестселлера « Внеземной мир: первый признак разумной жизни за пределами Земли » и соавтором учебника « Жизнь в космосе », опубликованного в 2021 году. Его новая книга под названием « Межзвездная », планируется к публикации в августе 2023 года.