Углеводородное озеро и метановые дождевые облака на Титане. Кредит: Дженни Макэллиготт / Эмит
Исследования НАСА показали, что клеточные отсеки, называемые везикулами, могут естественным образом формироваться в озерах Луны Сатурна.
Титан — единственный мир, кроме Земли, который, как известно, имеет жидкость на своей поверхности. Тем не менее, озера и моря Титана не заполнены водой. Вместо этого они содержат жидкие углеводороды, такие как этан и метан.
Считается, что на земле жидкая вода была необходима для происхождения жизни, как мы ее знаем. Многие астробиологи задавались вопросом, могут ли жидкости Титана также предоставить среду для формирования молекул, необходимых для жизни — как мы ее знаем, либо, возможно, как мы ее не знаем — чтобы завладеть там.
Новое исследование НАСА, опубликованное в Международном журнале астробиологии, описывает процесс, посредством которого стабильные везикулы могут формироваться на Титане, основанный на наших нынешних знаниях об атмосфере и химии Луны. Образование таких компартментов является важным шагом в создании предшественников живых клеток (или протокел).
Процесс включает в себя молекулы, называемые амфифилами, которые могут самоорганизоваться в везикулы в правильных условиях. На Земле эти полярные молекулы имеют две части: гидрофобный (волной воды) конец и гидрофильный (любящий воду) конец. Когда они находятся в воде, группы этих молекул могут собираться вместе и образовывать шарикоподобные сферы, такие как мыльные пузырьки, где гидрофильная часть молекулы направляется наружу, чтобы взаимодействовать с водой, тем самым «защищая» гидрофобную часть на внутренней стороне сферы. В правильных условиях могут образовываться два слоя, создавая клеточный шарик с бислойной мембраной, которая инкапсулирует карман воды внутри.
Однако при рассмотрении формирования пузырьков на Титане исследователи должны были принять во внимание окружающую среду, сильно отличную от ранней Земли.
Титан является самой большой луной Сатурна и второй по величине в нашей солнечной системе. Титан также является единственной луной в нашей солнечной системе с существенной атмосферой.
Странная, золотая атмосфера Титана держала луну, окутанную тайной для большей части человеческой истории. Однако, когда космический корабль НАСА Кассини прибыл в Сатурн в 2004 году, наши взгляды на Титан навсегда изменились.
Благодаря Кассини, теперь мы знаем, что у Титана есть сложный метеорологический цикл, который сегодня активно влияет на поверхность. Большая часть атмосферы Титана — азот, но существует также значительное количество метана (CH4). Этот метан образует облака и дождь, которые падают на поверхность, чтобы вызвать эрозию и речные каналы, заполняя озера и моря. Эта жидкость затем испаряется в солнечном свете, чтобы снова образовывать облака.
Эта атмосферная активность также позволяет произойти сложная химия. Энергия от солнца разрывается на части молекул, таких как метан, а затем кусочки реформируются в сложные органические молекулы. Многие астробиологи считают, что эта химия может научить нас, как молекулы, необходимые для происхождения жизни, образовались и развивались на ранней земле.
В новом исследовании было рассмотрено, как везикулы могут образовываться в условиях замораживания углеводородных озер и морей Титана, сосредоточившись на капельках морского распыления, брошенных вверх, разбрызгивая капли дождя. На Титане как капли, так и поверхность моря могут быть покрыты слоями амфифилов. Если капля, то приземляется на поверхности пруда, два слоя амфифилов встречаются, чтобы сформировать двойной (или бислой) пузырька, охватывая исходную каплю. Со временем многие из этих везикул будут рассеяны по всему пруду и будут взаимодействовать и конкурировать в эволюционном процессе, который может привести к примитивным протокетам.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Если предложенный путь происходит, это увеличит наше понимание условий, в которых жизнь могла бы сформировать.
«Существование любых везикул на Титане продемонстрирует увеличение порядка и сложности, которые являются условиями, необходимыми для происхождения жизни», — объясняет Конор Никсон из Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Мы взволнованы этими новыми идеями, потому что они могут открыть новые направления в исследованиях Титана и могут изменить то, как мы ищем жизнь на Титане в будущем».
Первой миссией НАСА в Титане является предстоящий роторный Dragonfly Rotorcraft, который исследует поверхность сатурновой луны. В то время как озера Титана и моря не являются местом назначения для Dragonfly (и миссия не будет нести инструмент рассеяния света, необходимый для обнаружения таких везикул), миссия будет летать из местоположения в место для изучения поверхностного состава луны, провести атмосферное и геофизическое измерения и охарактеризовать жильность окружающей среды Титана.
