Обитаван ли е Титан и подземният му океан
Най-голямата луна на Сатурн, Титан, крие подземен океан, който потенциално би могъл да поддържа живота. Спътникът на шестата планета е развъдник за различни молекули, съставени от сложни въглеводороди, подобни на тези, за които се смята, че са съществували преди четири милиарда години на първичната Земя.
Животът, какъвто го познаваме, не може да съществува на ледената му повърхност, понеже температурата там е -179 градуса по Целзий.
Дълбокото под повърхността обаче е нещо различно. Гравитационните измервания, направени по време на полет от космическия кораб на НАСА Касини, разкриват, че Титан съдържа океан под ледена обвивка и в него има потенциално подходящи условия за възникване на живот.
Екип от изследователи се стреми да разбере по-добре потенциала за живот в океана на Титан и възможната му връзка с органичните молекули в атмосферата и на повърхността му. Богатото разнообразие от органични молекули е в следствие на ултравиолетовата светлина на Слънцето, която води до химични реакции с доминиращите газове в атмосферата на Титан – водород, метан и азот. Получените комплексни въглеводороди могат да бъдат градивните елементи на живота или да осигуряват химически хранителни вещества за него в рамките на океана.
Ключови цели
Екипът иска да определи как тези органични молекули се транспортират в атмосферата, повърхността и океана и какви процеси се случват. Дали има някакъв живот и ако отговорът е положителен, какви биосигнатури произвежда той и как се транспортира обратно към повърхността.
Планиран проект
Проектът ще бъде финансиран до април 2023 г., и целта му е съсредоточена около това, по какъв начин органичните молекули и биосигнатури преминават през атмосферата и ледената обвивка на океана. За всяка една от целите се провежда отделно изследване, което се движи по график съобразен с останалите, така че резултатите от него да преминават напред по веригата, за включването им в следващите проучвания.
Науката следи органичните молекули по пътя им от върха на атмосферата, където те се конструират, надолу през земната кора до океана.
Цел 1: Транспорт
Изследване на химичното съдържание на Титан
Откриването на видовете молекули в атмосферата, позволява на изследователите да изградят цялостен фотохимичен модел, който поставя основите за разбирането на това, какви органични вещества могат да достигнат до повърхността и потенциално да влязат в океана.
Открити са и пространствени изменения в следи от органични газове, създадени чрез разпадането на метан и молекулен азот, чрез слънчева ултравиолетова светлина. Тъй като тези следи от газове преминават през атмосферата към повърхността, те могат да реагират с други органични молекули, за да образуват все по-сложни вещества. Наблюдаваното пространствено изменение може да повлияе на изобилието и видовете органични вещества на повърхността.
Цел 2: Обитаемост
Ако съществуват начини за преминаване на органичните вещества през ледената обвивка от повърхността към океана отдолу, тогава следващата стъпка е да се разбере дали океанът или пътя към него е потенциално обитаем. Това е мястото, където биолозите от екипа, изучаващи организми толерантни към студа и високото налягане, се включват в изследването.
Въпреки че се е потвърдило съществуването на океана, чрез гравитационни измервания, трябва да се уточни неговата плътност, топлинен профил и цялостната структура на ледената кора върху него.
За да разбере по-добре океана и неговата потенциална обитаемост, изследователите от екипа започват с няколко възможни варианта, които се очаква да съществуват, и работят назад, развивайки теоретични модели. За целта ще се използва теоретично моделиране, симулации на възможните условия и лабораторни експерименти, за по-добро разбиране на връзката между ледената обвивка и океана и потока от окислители, които биха могли да поддържат микробите.
Цел 3: Живот
За да може животът да съществува в океана на Титан или близо до него, трябва да има източник на химическа енергия за метаболизма. Въз основа на работата, извършена в цели 1 и 2, отнасяща се до това какви органични вещества достигат до океана и каква е средата му, екипът ще може да изгради теоретични модели за това колко е наличната енергия, както и възможните метаболитни процеси, които биха могли да съществуват в тези условия, за да се прецени вероятността за съществуването на живот.
Втората част на цел 3 ще бъде разбирането на биомаркерите и следите, които оставят.
Ще бъде създадена база данни с потенциални биосигнатури, включително изотопи на въглерод, азот и кислород, както и биологични структури, като липидите в клетъчните мембрани.
Цел 4: Откриване
Откриването им може да бъде по – трудно, отколкото се предполага. Ако биосигнатурите останат в океана, те ще бъдат невъзможни за намиране от орбита или от повърхността. Затова крайната цел е да се търсят средства, чрез които тези биосигнатури могат да бъдат пренесени на повърхността. Това е фактически обратната страна на цел 1, която изследва начините, по които органичните елементи могат да достигнат от повърхността до океана.
Транспортирането до повърхността може да създаде обитаема среда. Това могат да бъдат резервоари или джобове по пътищата, по които органичният материал попада и излиза от ледената обвивка. Те могат да се намират между 7 и 30 километра под повърхността, на границата между твърдия, крехък лед и по-пластичния, по-мек лед, където температурите и наляганията биха били сходни с 2 или 3 километра под повърхността на Антарктида. Да бъдеш по-близо до повърхността от ледената обвивка може също да означава, че получените биомаркери от тези джобове на подземния живот могат да достигнат повърхността по-лесно.
Възниква и въпросът дали биосигнатурите могат да бъдат химически променени, докато се издигат по пътеките в ледената обвивка, като се сблъскват с различни среди – течна вода, мръсен или твърд лед. И накрая, след като достигнат повърхността, как бъдещите мисии в Титан ще открият тези биомаркери? Крайната цел на изследването е да се нарисува картина на потенциална биосфера на Титан, така че учените да знаят какво да търсят и как да проектират инструменти за откриване му.
