A história

Blocos de construção da vida na atmosfera de Titã - NASA


Uma simulação da atmosfera da lua de Saturno, Titã, mostrou que blocos orgânicos complexos que poderiam levar à criação de vida foram encontrados mais abaixo na atmosfera da lua do que o estimado anteriormente.

A pesquisa que foi feita por cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, mostra que a alta atmosfera de Titã é hospitaleira para a formação de moléculas orgânicas complexas, como sugere o investigador principal Mark Allen. Além disso, ele sugere que o sol na baixa atmosfera pode desencadear reações que podem levar à formação de líquidos e sólidos e não apenas de gases.

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    Cientistas da NASA descobrem molécula 'estranha' na atmosfera de Titã

    Até agora, o ciclopropenilideno foi detectado apenas em nuvens moleculares de gás e poeira, como a Taurus Molecular Cloud, que é um berçário estelar na constelação de Taurus a mais de 400 anos-luz de distância. Recentemente, o cientista da NASA Goddard Conor Nixon, junto com sua equipe, encontrou esta molécula única na atmosfera de Titã na primeira vez que foi detectada fora de uma nuvem molecular. Ciclopropenilideno é a única outra molécula de ciclo fechado além do benzeno a ser detectada em Titã. As moléculas de loop fechado são importantes porque formam os anéis da espinha dorsal das nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que carrega o código genético da vida, e do RNA, outro composto essencial para as funções vitais. Créditos: Conor Nixon / Goddard Space Flight Center da NASA

    Cientistas da NASA identificaram uma molécula na atmosfera de Titã que nunca foi detectada em qualquer outra atmosfera. Na verdade, muitos químicos provavelmente mal ouviram falar ou sabem como pronunciá-lo: ciclopropenilideno, ou C3H2.

    Os cientistas dizem que esta molécula simples baseada em carbono pode ser um precursor de compostos mais complexos que poderiam formar ou alimentar uma possível vida em Titã.

    Pesquisadores encontraram C3H2 usando um observatório de radiotelescópio no norte do Chile conhecido como Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Eles notaram C3H2, que é feito de carbono e hidrogênio, enquanto peneirando um espectro de assinaturas de luz exclusivas coletadas pelo telescópio, elas revelaram a composição química da atmosfera de Titã pela energia que suas moléculas emitiram ou absorveram.

    "Quando percebi que estava olhando para o ciclopropenilideno, meu primeiro pensamento foi, 'Bem, isso é realmente inesperado'", disse Conor Nixon, um cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que liderou a busca do ALMA. As descobertas de sua equipe foram publicadas em 15 de outubro no Astronomical Journal.

    Embora os cientistas tenham encontrado C3H2 em bolsões por toda a galáxia, encontrá-lo em uma atmosfera foi uma surpresa. Isso porque o ciclopropenilideno pode reagir facilmente com outras moléculas com as quais entra em contato e formar espécies diferentes. Os astrônomos encontraram até agora C3H2 apenas em nuvens de gás e poeira que flutuam entre os sistemas estelares - em outras palavras, regiões muito frias e difusas para facilitar muitas reações químicas.

    Mas atmosferas densas como a de Titã são colmeias de atividade química. Essa é a principal razão pela qual os cientistas estão interessados ​​nesta lua, que é o destino da próxima missão Dragonfly da NASA. A equipe de Nixon foi capaz de identificar pequenas quantidades de C3H2 em Titã provavelmente porque eles estavam olhando para as camadas superiores da atmosfera da lua, onde há menos gases de C3H2 para interagir. Os cientistas ainda não sabem por que o ciclopropenilideno apareceria na atmosfera de Titã, mas em nenhuma outra atmosfera. "Titã é único em nosso sistema solar", disse Nixon. "Provou ser um tesouro de novas moléculas."

    A maior das 62 luas de Saturno, Titã é um mundo intrigante que, de certa forma, é o mais semelhante à Terra que encontramos. Diferente de qualquer outra lua no sistema solar - há mais de 200 - Titã tem uma atmosfera densa que é quatro vezes mais densa que a da Terra, além de nuvens, chuva, lagos e rios, e até mesmo um oceano subterrâneo de água salgada.

    A atmosfera de Titã é composta principalmente de nitrogênio, como a da Terra, com uma pitada de metano. Quando as moléculas de metano e nitrogênio se separam sob o brilho do Sol, seus átomos componentes desencadeiam uma complexa teia de química orgânica que cativou os cientistas e colocou esta lua no topo da lista dos alvos mais importantes na busca da NASA pelo presente ou pelo passado vida no sistema solar.

    "Estamos tentando descobrir se Titã é habitável", disse Rosaly Lopes, pesquisadora sênior e especialista em Titã do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. "Queremos saber quais compostos da atmosfera chegam à superfície e, a seguir, se esse material pode passar pela crosta de gelo até o oceano abaixo, porque pensamos que o oceano é onde estão as condições habitáveis."

    Os tipos de moléculas que podem estar na superfície de Titã podem ser os mesmos que formaram os blocos de construção da vida na Terra. No início de sua história, 3,8 a 2,5 bilhões de anos atrás, quando o metano enchia o ar da Terra em vez de oxigênio, as condições aqui poderiam ser semelhantes às de Titã hoje, suspeitam os cientistas.

    "Nós pensamos em Titã como um laboratório da vida real onde podemos ver uma química semelhante à da Terra antiga quando a vida estava acontecendo aqui", disse Melissa Trainer, astrobióloga Goddard da NASA. O treinador é o investigador principal adjunto da missão Dragonfly e líder de um instrumento no helicóptero Dragonfly que irá analisar a composição da superfície de Titã.

    "Estaremos procurando por moléculas maiores do que C3H2", Disse o treinador," mas precisamos saber o que está acontecendo na atmosfera para entender as reações químicas que levam as moléculas orgânicas complexas a se formarem e choverem para a superfície.

    O ciclopropenilideno é a única outra molécula "cíclica" ou de circuito fechado, além do benzeno, que foi encontrada na atmosfera de Titã até agora. Embora C3H2 não é conhecido por ser usado nas reações biológicas dos dias modernos, moléculas de loop fechado como ele são importantes porque formam os anéis de base para as nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que carrega o código genético da vida, e do RNA, outro elemento crítico composto para as funções da vida. "A natureza cíclica deles abre esse ramo extra da química que permite construir essas moléculas biologicamente importantes", disse Alexander Thelen, astrobiólogo de Goddard que trabalhou com Nixon para encontrar C3H2.

    Cientistas como Thelen e Nixon estão usando telescópios grandes e altamente sensíveis baseados na Terra para procurar as moléculas de carbono relacionadas à vida mais simples que podem encontrar na atmosfera de Titã. O benzeno era considerado a menor unidade de moléculas complexas de hidrocarbonetos aneladas encontradas em qualquer atmosfera planetária. Mas agora, C3H2, com metade dos átomos de carbono do benzeno, parece ter tomado seu lugar.

    A equipe de Nixon usou o observatório ALMA para examinar Titã em 2016. Eles ficaram surpresos ao encontrar uma impressão digital química estranha, que Nixon identificou como ciclopropenilideno pesquisando em um banco de dados de todas as assinaturas de luz molecular conhecidas.

    Para verificar se os pesquisadores estavam realmente vendo esse composto incomum, Nixon examinou trabalhos de pesquisa publicados a partir de análises de dados da espaçonave Cassini da NASA, que fez 127 sobrevôos de Titã entre 2004 e 2017. Ele queria ver se um instrumento na espaçonave que farejou os compostos químicos em torno de Saturno e Titã poderia confirmar seu novo resultado. (O instrumento - chamado de espectrômetro de massa - detectou indícios de muitas moléculas misteriosas em Titã que os cientistas ainda estão tentando identificar.) Na verdade, a Cassini localizou evidências de uma versão eletricamente carregada da mesma molécula, C3H3 +.

    Por ser uma descoberta rara, os cientistas estão tentando aprender mais sobre o ciclopropenilideno e como ele pode interagir com gases na atmosfera de Titã.

    "É uma pequena molécula muito estranha, então não será do tipo que você aprende na química do ensino médio ou mesmo na graduação", disse Michael Malaska, um cientista planetário do JPL que trabalhou na indústria farmacêutica antes de se apaixonar por Titã e mudar carreiras para estudá-lo. "Aqui na Terra, não vai ser algo que você vai encontrar."

    Mas, disse Malaska, encontrar moléculas como C3H2 é realmente importante para ter uma visão geral de Titã: "Cada pequena peça e parte que você pode descobrir pode ajudá-lo a montar o enorme quebra-cabeça de todas as coisas que acontecem lá."


    NASA Descobre & # 8220Muito Estranho & # 8221 Molécula na Atmosfera de Titã

    Estas imagens infravermelhas de Titã, lua de Saturno e # 8217s, representam algumas das vistas globais mais nítidas da superfície da lua gelada e # 8217s. As visualizações foram criadas usando 13 anos de dados adquiridos pelo instrumento Visual and Infrared Mapping Spectrometer a bordo da NASA e da espaçonave # 8217s Cassini. Crédito: NASA / JPL-Caltech / University of Nantes / University of Arizona

    Cientistas da NASA identificaram uma molécula na atmosfera de Titã que nunca foi detectada em qualquer outra atmosfera. Na verdade, muitos químicos provavelmente mal ouviram falar ou sabem como pronunciá-lo: ciclopropenilideno, ou C3H2. Os cientistas dizem que esta molécula simples baseada em carbono pode ser um precursor de compostos mais complexos que poderiam formar ou alimentar uma possível vida em Titã.

    Esta imagem foi devolvida em 14 de janeiro de 2005 pela sonda Huygens da Agência Espacial Europeia e # 8217s durante sua descida bem-sucedida à superfície do Titã & # 8217s. Esta é a visualização colorida que & # 8217s foi processada para adicionar dados de espectros de reflexão para dar uma indicação melhor da cor real da superfície do Titan & # 8217s.
    Crédito: NASA / JPL / ESA / Universidade do Arizona

    Pesquisadores encontraram C3H2 usando um observatório de radiotelescópio no norte do Chile conhecido como Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Eles notaram C3H2, que é feito de carbono e hidrogênio, enquanto examinava um espectro de assinaturas de luz exclusivas coletadas pelo telescópio, estas revelaram a composição química da atmosfera de Titã pela energia que suas moléculas emitiram ou absorveram.

    “Quando percebi que estava olhando para o ciclopropenilideno, meu primeiro pensamento foi,‘ Bem, isso é realmente inesperado ’”, disse Conor Nixon, um cientista planetário do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que liderou a busca do ALMA. As descobertas de sua equipe foram publicadas em 15 de outubro de 2020, no Astronomical Journal.

    Embora os cientistas tenham encontrado C3H2 em bolsões por toda a galáxia, encontrá-lo em uma atmosfera foi uma surpresa. Isso porque o ciclopropenilideno pode reagir facilmente com outras moléculas com as quais entra em contato e formar espécies diferentes. Os astrônomos encontraram até agora C3H2 apenas em nuvens de gás e poeira que flutuam entre os sistemas estelares - em outras palavras, regiões muito frias e difusas para facilitar muitas reações químicas.

    Mas atmosferas densas como a de Titã são colmeias de atividade química. Essa é uma das principais razões pelas quais os cientistas estão interessados ​​nesta lua, que é o destino da próxima missão Dragonfly da NASA. A equipe de Nixon foi capaz de identificar pequenas quantidades de C3H2 em Titã provavelmente porque eles estavam olhando para as camadas superiores da atmosfera da lua, onde há menos outros gases para C3H2 para interagir. Os cientistas ainda não sabem por que o ciclopropenilideno apareceria na atmosfera de Titã, mas em nenhuma outra atmosfera. “Titã é único em nosso sistema solar”, disse Nixon. “Provou ser um tesouro de novas moléculas.”

    A maior das 62 luas de Saturno, Titã é um mundo intrigante que, de certa forma, é o mais semelhante à Terra que encontramos. Ao contrário de qualquer outra lua no sistema solar - há mais de 200 - Titã tem uma atmosfera densa que é quatro vezes mais densa do que a da Terra, além de nuvens, chuva, lagos e rios, e até mesmo um oceano subterrâneo de água salgada.

    A atmosfera de Titã é feita principalmente de nitrogênio, como a da Terra, com uma pitada de metano. Quando as moléculas de metano e nitrogênio se separam sob o brilho do Sol, seus átomos componentes desencadeiam uma complexa teia de química orgânica que cativou os cientistas e colocou esta lua no topo da lista dos alvos mais importantes na busca da NASA pelo presente ou pelo passado vida no sistema solar.

    “Estamos tentando descobrir se Titã é habitável”, disse Rosaly Lopes, pesquisadora sênior e especialista em Titã do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. “Então, queremos saber quais compostos da atmosfera chegam à superfície e, então, se esse material pode passar da crosta de gelo para o oceano abaixo, porque pensamos que o oceano é onde estão as condições habitáveis.”

    Os tipos de moléculas que podem estar na superfície de Titã podem ser os mesmos que formaram os blocos de construção da vida na Terra. No início de sua história, 3,8 a 2,5 bilhões de anos atrás, quando o metano enchia o ar da Terra em vez de oxigênio, as condições aqui poderiam ser semelhantes às de Titã hoje, suspeitam os cientistas.

    “Nós pensamos em Titã como um laboratório da vida real onde podemos ver uma química semelhante à da Terra antiga quando a vida estava tomando conta aqui”, disse Melissa Trainer, astrobióloga Goddard da NASA. O treinador é o investigador principal adjunto da missão Dragonfly e líder de um instrumento no helicóptero Dragonfly que irá analisar a composição da superfície de Titã.

    “Estaremos procurando por moléculas maiores do que C3H2", Disse o treinador," mas precisamos saber o que está acontecendo na atmosfera para entender as reações químicas que fazem com que moléculas orgânicas complexas se formem e caiam na superfície.


    Dragonfly é uma missão da NASA que visa explorar a química e a habitabilidade da maior lua de Saturno e # 8217, Titã. Crédito: NASA & # 8217s Goddard Space Flight Center / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins

    Ciclopropenilideno é a única outra molécula "cíclica" ou de circuito fechado, além do benzeno, que foi encontrada na atmosfera de Titã até agora. Embora C3H2 não é conhecido por ser usado nas reações biológicas dos dias modernos, moléculas de loop fechado como ele são importantes porque formam os anéis de base para as nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que carrega o código genético da vida, e do RNA, outro elemento crítico composto para as funções da vida. “A natureza cíclica deles abre esse ramo extra da química que permite construir essas moléculas biologicamente importantes”, disse Alexander Thelen, astrobiólogo de Goddard que trabalhou com Nixon para encontrar C3H2.

    Cientistas como Thelen e Nixon estão usando telescópios terrestres grandes e altamente sensíveis para procurar as moléculas de carbono relacionadas à vida mais simples que podem encontrar na atmosfera de Titã. O benzeno era considerado a menor unidade de moléculas complexas de hidrocarbonetos aneladas encontradas em qualquer atmosfera planetária. Mas agora, C3H2, com metade dos átomos de carbono do benzeno, parece ter tomado seu lugar.

    A equipe de Nixon & # 8217s usou o observatório ALMA para espiar em Titan em 2016. Eles ficaram surpresos ao encontrar uma impressão digital química estranha, que Nixon identificou como ciclopropenilideno pesquisando em um banco de dados de todas as assinaturas de luz moleculares conhecidas.

    Até agora, o ciclopropenilideno foi detectado apenas em nuvens moleculares de gás e poeira, como a Taurus Molecular Cloud, que é um berçário estelar na constelação de Taurus a mais de 400 anos-luz de distância. Recentemente, o cientista da NASA Goddard Conor Nixon, junto com sua equipe, encontrou esta molécula única na atmosfera de Titã na primeira vez que foi detectada fora de uma nuvem molecular. Ciclopropenilideno é a única outra molécula de ciclo fechado além do benzeno a ser detectada em Titã. As moléculas de loop fechado são importantes porque formam os anéis da estrutura principal das nucleobases do DNA, a estrutura química complexa que carrega o código genético da vida, e do RNA, outro composto essencial para as funções vitais. Crédito: Conor Nixon / NASA & # 8217s Goddard Space Flight Center

    Para verificar se os pesquisadores estavam realmente vendo esse composto incomum, Nixon examinou trabalhos de pesquisa publicados a partir de análises de dados da espaçonave Cassini da NASA, que fez 127 sobrevôos de Titã entre 2004 e 2017. Ele queria ver se um instrumento na espaçonave que farejou os compostos químicos em torno de Saturno e Titã poderia confirmar seu novo resultado. (O instrumento - chamado de espectrômetro de massa - detectou indícios de muitas moléculas misteriosas em Titã que os cientistas ainda estão tentando identificar.) De fato, a Cassini havia encontrado evidências de uma versão eletricamente carregada da mesma molécula, C3H3 + .

    Dado que é um achado raro, os cientistas estão tentando aprender mais sobre o ciclopropenilideno e como ele pode interagir com os gases na atmosfera de Titã.

    “É uma pequena molécula muito estranha, então não será do tipo que você aprende na química do ensino médio ou mesmo na graduação em química”, disse Michael Malaska, um cientista planetário do JPL que trabalhou na indústria farmacêutica antes de se apaixonar por Titã e mudar carreiras para estudá-lo. “Aqui na Terra, não vai ser algo que você vai encontrar.”

    Mas, disse Malaska, encontrar moléculas como C3H2 é realmente importante para ter uma visão geral de Titã: “Cada pequena peça e parte que você pode descobrir pode ajudá-lo a montar o enorme quebra-cabeça de todas as coisas que acontecem lá.”

    Referência: & # 8220Detecção de Ciclopropenilideno em Titã com ALMA & # 8221 por Conor A. Nixon, Alexander E. Thelen, Martin A. Cordiner, Zbigniew Kisiel, Steven B. Charnley, Edward M. Molter, Joseph Serigano, Patrick GJ Irwin, Nicholas A. Teanby e Yi-Jehng Kuan, 15 de outubro de 2020, Astronomical Journal.
    DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abb679


    Conteúdo

    A presença de uma atmosfera significativa foi suspeitada pela primeira vez pelo astrônomo espanhol Josep Comas i Solà, que observou o escurecimento distinto de membros em Titã em 1903, [8] e confirmado por Gerard P. Kuiper em 1944 usando uma técnica espectroscópica que produziu uma estimativa de uma atmosfera atmosférica pressão parcial de metano da ordem de 100 milibares (10 kPa).[9] Observações subsequentes na década de 1970 mostraram que os números de Kuiper haviam sido significativamente subestimados, as abundâncias de metano na atmosfera de Titã eram dez vezes maiores, e a pressão na superfície era pelo menos o dobro do que ele havia previsto. A alta pressão superficial significava que o metano só poderia formar uma pequena fração da atmosfera de Titã. [10] Em 1980, Voyager 1 fez as primeiras observações detalhadas da atmosfera de Titã, revelando que sua pressão superficial era maior do que a da Terra, a 1,5 bar (cerca de 1,48 vezes a da Terra). [11]

    A união NASA / ESA Cassini-Huygens missão forneceu uma riqueza de informações sobre Titã e o sistema de Saturno em geral, desde que entrou em órbita em 1 de julho de 2004. Foi determinado que as abundâncias isotópicas atmosféricas de Titã eram evidências de que o nitrogênio abundante na atmosfera veio de materiais na nuvem de Oort, associado a cometas, e não a partir dos materiais que formaram Saturno em tempos anteriores. [12] Foi determinado que produtos químicos orgânicos complexos poderiam surgir em Titã, [13] incluindo hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, [14] propileno [15] e metano. [16] [17]

    o Libélula missão da NASA está planejando pousar um grande veículo aéreo em Titã em 2034. [18] A missão vai estudar a habitabilidade de Titã e química pré-biótica em vários locais. [19] A aeronave semelhante a um drone irá realizar medições de processos geológicos e composição de superfície e atmosférica. [20]

    Observações do Viajante sondas espaciais mostraram que a atmosfera do Titânio é mais densa que a da Terra, com uma pressão de superfície cerca de 1,48 vezes a da Terra. [11] A atmosfera de Titã é cerca de 1,19 vezes mais massiva que a da Terra em geral, [21] ou cerca de 7,3 vezes mais massiva em uma base por área de superfície. Suporta camadas de neblina opacas que bloqueiam a maior parte da luz visível do Sol e de outras fontes e torna as características da superfície de Titã obscuras. A atmosfera é tão densa e a gravidade tão baixa que os humanos poderiam voar através dela batendo "asas" presas a seus braços. [22] A baixa gravidade de Titã significa que sua atmosfera é muito mais extensa do que a da Terra, mesmo a uma distância de 975 km, o Cassini a espaçonave teve que fazer ajustes para manter uma órbita estável contra o arrasto atmosférico. [23] A atmosfera de Titã é opaca em muitos comprimentos de onda e um espectro de refletância completo da superfície é impossível de adquirir de fora. [24] Não foi até a chegada de Cassini – Huygens em 2004 que as primeiras imagens diretas da superfície de Titã foram obtidas. o Huygens sonda não foi capaz de detectar a direção do Sol durante sua descida e, embora fosse capaz de tirar imagens da superfície, o Huygens a equipe comparou o processo a "tirar fotos de um estacionamento de asfalto ao anoitecer". [25]

    A estrutura atmosférica vertical de Titã é semelhante à da Terra. Ambos têm troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera. No entanto, a gravidade superficial mais baixa de Titã cria uma atmosfera mais extensa, [26] com alturas de escala de 15-50 km (9-31 mi) em comparação com 5-8 km (3,1-5 mi) na Terra. [6] Dados da Voyager, combinados com dados de Huygens e os modelos radiativo-convectivos fornecem uma melhor compreensão da estrutura atmosférica de Titã. [27]

    • Troposfera: Esta é a camada onde ocorre grande parte do clima em Titã. Como o metano se condensa na atmosfera de Titã em grandes altitudes, sua abundância aumenta abaixo da tropopausa a uma altitude de 32 km (20 mi), nivelando-se a um valor de 4,9% entre 8 km (5 mi) e a superfície. [28] [29] Chuva de metano, chuva de neblina e várias camadas de nuvens são encontradas na troposfera.
    • Estratosfera: A composição atmosférica na estratosfera é 98,4% de nitrogênio - a única atmosfera densa e rica em nitrogênio no Sistema Solar além da da Terra - com os 1,6% restantes compostos principalmente de metano (1,4%) e hidrogênio (0,1–0,2%). [28] A principal camada de névoa tholin encontra-se na estratosfera a cerca de 100-210 km (62-130 mi). Nesta camada da atmosfera há uma forte inversão de temperatura causada pela neblina devido a uma alta proporção de ondas curtas para opacidade infravermelha. [2]
    • Mesosfera: Uma camada de névoa destacada é encontrada a cerca de 450–500 km (280-310 mi), dentro da mesosfera. A temperatura nesta camada é semelhante à da termosfera por causa do resfriamento das linhas de cianeto de hidrogênio (HCN). [30]
    • Termosfera: A produção de partículas começa na termosfera [6]. Isso foi concluído após encontrar e medir íons pesados ​​e partículas. [31] Esta também foi a abordagem mais próxima da Cassini na atmosfera de Titã.
    • Ionosfera: A ionosfera de Titã também é mais complexa do que a da Terra, com a ionosfera principal a uma altitude de 1.200 km (750 milhas), mas com uma camada adicional de partículas carregadas a 63 km (39 milhas). Isso divide a atmosfera de Titã até certo ponto em duas câmaras ressoantes separadas. A fonte de ondas naturais de frequência extremamente baixa (ELF) em Titã, conforme detectado por Cassini – Huygens, não é claro, pois não parece haver uma atividade extensa de raios.

    A química atmosférica de Titã é diversa e complexa. Cada camada da atmosfera tem interações químicas únicas que ocorrem dentro dela e, então, interagem com outras subcamadas da atmosfera. Por exemplo, acredita-se que os hidrocarbonetos se formem na atmosfera superior de Titã em reações resultantes da quebra do metano pela luz ultravioleta do Sol, produzindo uma espessa fumaça laranja. [32] A tabela abaixo destaca os mecanismos de produção e perda das moléculas mais abundantes produzidas fotoquimicamente na atmosfera de Titã. [6]

    Química na atmosfera de Titã
    Molécula Produção Perda
    Hidrogênio Fotólise de metano Fuga
    Monóxido de carbono O + CH 3 ⟶ H 2 CO + H < displaystyle < ce >>
    H 2 CO + h ν ⟶ CO + H 2/2 H < displaystyle < ce >> CO + OH ⟶ CO 2 + H >>Etano 2 CH 3 + M ⟶ C 2 H 6 + M >> CondensaçãoAcetileno C 2 H + CH 4 ⟶ C 2 H 2 + CH 3 >> C 2 H 2 + h ν ⟶ C 2 H + H >> CondensaçãoPropano CH 3 + C 2 H 5 + M ⟶ C 3 H 8 + M >> CondensaçãoEtileno CH + CH 4 ⟶ C 2 H 4 + H >> CH 2 + CH 3 ⟶ C 2 H 4 + H >> C 2 H 4 + h ν ⟶ C 2 H 2 + H 2/2 H >>Cianeto de hidrogenio N + CH 3 ⟶ H 2 CN + H >> H 2 CN + H ⟶ HCN + H 2 >> CondensaçãoDióxido de carbono CO + OH ⟶ CO 2 + H >> CondensaçãoMetilacetileno CH + C 2 H 4 ⟶ CH 3 CCH + H >> CH 3 CCH + h ν ⟶ C 3 H 3 + H >> H + CH 3 CCH ⟶ C 3 H 5 >>Diacetileno C 2 H + C 2 H 2 ⟶ C 4 H 2 + H >> C 4 H 2 + h ν ⟶ C 4 H + H >> Editar campo magnético Titã não tem campo magnético, embora estudos em 2008 tenham mostrado que Titã retém resquícios do campo magnético de Saturno nas breves ocasiões em que passa fora da magnetosfera de Saturno e está diretamente exposto ao vento solar. [33] Isso pode ionizar e carregar algumas moléculas do topo da atmosfera. O campo magnético interno de Titã é insignificante e talvez até inexistente. [34] Sua distância orbital de 20,3 raios de Saturno o coloca dentro da magnetosfera de Saturno ocasionalmente. No entanto, a diferença entre o período de rotação de Saturno (10,7 horas) e o período orbital de Titã (15,95 dias) causa uma velocidade relativa de cerca de 100 km / s entre o plasma magnetizado de Saturno e Titã. [34] Isso pode realmente intensificar as reações que causam perdas atmosféricas, em vez de proteger a atmosfera do vento solar. [35] Química da ionosfera Editar Em novembro de 2007, os cientistas descobriram evidências de íons negativos com cerca de 13.800 vezes a massa do hidrogênio na ionosfera de Titã, que se pensa cair nas regiões inferiores para formar a névoa laranja que obscurece a superfície de Titã. [36] Os íons negativos menores foram identificados como ânions de cadeia de carbono linear com moléculas maiores exibindo evidências de estruturas mais complexas, possivelmente derivadas do benzeno. [37] Esses íons negativos parecem desempenhar um papel fundamental na formação de moléculas mais complexas, que se pensa serem tolinas, e podem formar a base para os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, cianopoliinos e seus derivados. Notavelmente, íons negativos como esses foram anteriormente mostrados para aumentar a produção de moléculas orgânicas maiores em nuvens moleculares além do nosso Sistema Solar, [38] uma semelhança que destaca a possível relevância mais ampla dos íons negativos de Titã. [39] Circulação atmosférica Editar Existe um padrão de circulação de ar que flui na direção da rotação de Titã, de oeste para leste. Além disso, variações sazonais na circulação atmosférica também foram detectadas. Observações por Cassini da atmosfera feita em 2004 também sugere que Titã é um "super rotador", como Vênus, com uma atmosfera que gira muito mais rápido que sua superfície. [40] A circulação atmosférica é explicada por uma grande circulação Hadley que está ocorrendo de pólo a pólo. [2] Ciclo de metano Editar A energia do Sol deveria ter convertido todos os vestígios de metano na atmosfera de Titã em hidrocarbonetos mais complexos em 50 milhões de anos - um tempo curto em comparação com a idade do Sistema Solar. Isso sugere que o metano deve ser de alguma forma reabastecido por um reservatório sobre ou dentro da própria Titã. A maior parte do metano de Titã está na atmosfera. O metano é transportado pela armadilha fria na tropopausa. [41] Portanto, a circulação de metano na atmosfera influencia o balanço de radiação e a química de outras camadas da atmosfera. Se houver um reservatório de metano em Titã, o ciclo só seria estável em escalas de tempo geológicas. [6] Evidências de que a atmosfera de Titã contém mais de mil vezes mais metano do que monóxido de carbono parecem descartar contribuições significativas de impactos cometários, porque os cometas são compostos de mais monóxido de carbono do que metano. Que Titã possa ter agregado uma atmosfera da nebulosa de Saturno no momento da formação também parece improvável em tal caso, deveria ter abundâncias atmosféricas semelhantes à nebulosa solar, incluindo hidrogênio e neon. [42] Muitos astrônomos sugeriram que a origem definitiva do metano na atmosfera de Titã é de dentro de Titã, liberado por erupções de criovulcões. [43] [44] [45] Céus diurnos e crepusculares (amanhecer / pôr-do-sol) Editar Espera-se que o brilho do céu e as condições de visualização sejam bastante diferentes da Terra e de Marte devido à maior distância de Titã do Sol ( 10 AU) e camadas complexas de neblina em sua atmosfera. Os vídeos dos modelos de brilho do céu mostram como pode ser um dia típico de sol na superfície de Titã com base em modelos de transferência radiativa. [46] Para os astronautas que enxergam com a luz visível, o céu diurno tem uma cor laranja escura distinta e parece uniforme em todas as direções devido à dispersão significativa de Mie das muitas camadas de névoa de alta altitude. [46] Calcula-se que o céu diurno seja 100-1000 vezes mais escuro do que uma tarde na Terra, [46] que é semelhante às condições de visualização de uma fumaça espessa ou fumaça densa de fogo. Espera-se que o pôr do sol em Titã seja "eventos desanimadores", [46] onde o Sol desaparece no meio do caminho no céu ( 50 ° acima do horizonte) sem alteração distinta na cor. Depois disso, o céu escurecerá lentamente até chegar à noite. No entanto, espera-se que a superfície permaneça tão brilhante quanto a Lua cheia até 1 dia terrestre após o pôr do sol. [46] Na luz infravermelha, o pôr do sol se assemelha a um pôr do sol marciano ou a um pôr do sol empoeirado no deserto. [46] O espalhamento de Mie tem uma influência mais fraca em comprimentos de onda infravermelhos mais longos, permitindo condições de céu mais coloridas e variáveis. Durante o dia, o Sol tem uma coroa solar perceptível que muda de cor de branco para "vermelho" ao longo da tarde. [46] O brilho do céu da tarde é 100 vezes mais escuro do que a Terra. [46] À medida que o entardecer se aproxima, o Sol deve desaparecer bem perto do horizonte. A profundidade óptica atmosférica de Titã é a mais baixa com 5 mícrons. [47] Portanto, o Sol em 5 mícrons pode até ser visível quando está abaixo do horizonte devido à refração atmosférica. Semelhante às imagens do pôr do sol marciano dos rovers de Marte, uma coroa em forma de leque é vista se desenvolvendo acima do Sol devido à dispersão da névoa ou poeira em grandes altitudes. [46] Em relação a Saturno, o planeta está quase fixo em sua posição no céu porque a órbita de Titã está travada em torno de Saturno. No entanto, há um pequeno movimento de 3 ° de leste a oeste ao longo de um ano de Titã devido à excentricidade orbital, [48] semelhante ao analema na Terra. A luz do sol refletida em Saturno, a luz de Saturno, é cerca de 1000 vezes mais fraca do que a insolação solar na superfície de Titã. [48] ​​Mesmo que Saturno pareça várias vezes maior no céu do que a Lua no céu da Terra, o contorno de Saturno é mascarado pelo Sol mais brilhante durante o dia. Saturno pode se tornar discernível apenas à noite, mas apenas no comprimento de onda de 5 mícrons. Isso se deve a dois fatores: a pequena profundidade óptica da atmosfera de Titã em 5 mícrons [47] [49] e as fortes emissões de 5 μm do lado noturno de Saturno. [50] Na luz visível, Saturno tornará o céu um pouco mais claro, semelhante a uma noite nublada com lua cheia na Terra. [48] ​​Os anéis de Saturno estão ocultos devido ao alinhamento do plano orbital de Titã e o plano dos anéis. [48] ​​Saturno deve mostrar fases, semelhantes às fases de Vênus na Terra, que iluminam parcialmente a superfície de Titã à noite, exceto para eclipses. [48] Do espaço exterior, Cassini imagens de infravermelho próximo a comprimentos de onda UV mostraram que os períodos de crepúsculo (nascer do sol / pôr do sol) são mais brilhante do que o dia em Titan. [51] [52] Os cientistas esperam que o brilho planetário enfraqueça indo do lado diurno para o noturno do corpo planetário, conhecido como terminador. Esta observação paradoxal não foi observada em nenhum outro corpo planetário com uma atmosfera densa. [52] O crepúsculo do Titanean ofuscando o lado diurno é provavelmente devido a uma combinação da atmosfera de Titan se estendendo por centenas de quilômetros acima da superfície e o intenso espalhamento de Mie para a frente a partir da névoa. [52] Modelos de transferência radiativa não reproduziram este efeito. [46] A persistência de uma atmosfera densa em Titã tem sido enigmática, pois as atmosferas dos satélites estruturalmente semelhantes de Júpiter, Ganimedes e Calisto são insignificantes. Embora a disparidade ainda seja mal compreendida, os dados de missões recentes forneceram restrições básicas sobre a evolução da atmosfera de Titã. Grosso modo, na distância de Saturno, a insolação solar e o fluxo do vento solar são suficientemente baixos para que os elementos e compostos que são voláteis nos planetas terrestres tendem a se acumular nas três fases. [53] A temperatura da superfície de Titã também é bastante baixa, cerca de 94 K. [54] [55] Consequentemente, as frações de massa das substâncias que podem se tornar constituintes atmosféricos são muito maiores em Titã do que na Terra. Na verdade, as interpretações atuais sugerem que apenas cerca de 50% da massa de Titã são silicatos, [56] com o resto consistindo principalmente de vários H2O (água) gelados e NH3· H2O (hidratos de amônia). NH3, que pode ser a fonte original do N atmosférico de Titã2 (dinitrogênio), pode constituir até 8% do NH3· H2Ó massa. Titã é provavelmente diferenciada em camadas, onde a camada de água líquida sob o gelo Ih pode ser rico em NH3. [ jargão ] Restrições provisórias estão disponíveis, com a perda de corrente principalmente devido à baixa gravidade [57] e ao vento solar [58] auxiliado pela fotólise. A perda da atmosfera inicial de Titã pode ser estimada com a razão isotópica 14 N– 15 N, porque o 14 N mais leve é ​​preferencialmente perdido da atmosfera superior sob fotólise e aquecimento. Como a proporção original de 14 N - 15 N de Titã é pouco restrita, a atmosfera inicial pode ter tido mais N2 por fatores que variam de 1,5 a 100 com certeza apenas no fator inferior. [57] Porque N2 é o componente primário (98%) da atmosfera de Titã, [59] a proporção isotópica sugere que grande parte da atmosfera foi perdida ao longo do tempo geológico. No entanto, a pressão atmosférica em sua superfície permanece quase 1,5 vezes maior que a da Terra, pois começou com um orçamento volátil proporcionalmente maior do que a Terra ou Marte. [55] É possível que a maior parte da perda atmosférica tenha ocorrido dentro de 50 milhões de anos de acreção, de uma fuga altamente energética de átomos leves carregando uma grande parte da atmosfera (fuga hidrodinâmica). [58] Tal evento poderia ser causado pelo aquecimento e efeitos de fotólise da maior produção de fótons de raios-X e ultravioleta (XUV) do Sol primitivo. Como Calisto e Ganimedes são estruturalmente semelhantes a Titã, não está claro por que suas atmosferas são insignificantes em relação à de Titã. No entanto, a origem do N de Titã2 via fotólise geologicamente antiga de NH agregado e desgaseificado3, em oposição à desgaseificação de N2 de clatratos acrescidos, pode ser a chave para uma inferência correta. Teve N2 foram liberados de clatratos, 36 Ar e 38 Ar, que são isótopos primordiais inertes do Sistema Solar, também deveriam estar presentes na atmosfera, mas nenhum foi detectado em quantidades significativas. [60] A concentração insignificante de 36 Ar e 38 Ar também indica que o Temperatura de 40 K necessária para prendê-los e N2 em clatratos não existia na sub-nebulosa de Saturno. Em vez disso, a temperatura pode ter sido superior a 75 K, limitando até mesmo o acúmulo de NH3 como hidratos. [61] As temperaturas teriam sido ainda mais altas na sub-nebulosa de Júpiter devido à maior liberação de energia potencial gravitacional, massa e proximidade do Sol, reduzindo significativamente o NH3 inventário acumulado por Callisto e Ganymede. O N resultante2 as atmosferas podem ter sido muito finas para sobreviver aos efeitos da erosão atmosférica que Titã suportou. [61] Equipe da NASA investiga química complexa em Titan

    Um experimento de laboratório no JPL simulando a atmosfera da lua de Saturno, Titã, sugere outra região na atmosfera que poderia preparar materiais pré-bióticos.

    "Os cientistas pensavam que, à medida que nos aproximamos da superfície de Titã, a química atmosférica da lua era basicamente inerte e opaca", disse Murthy Gudipati, o principal autor do artigo no JPL. "Nosso experimento mostra que isso não é verdade. O mesmo tipo de luz que impulsiona a química biológica na superfície da Terra também pode impulsionar a química em Titã, embora Titã receba muito menos luz do sol e seja muito mais frio. Titã não é um gigante adormecido no baixa atmosfera, mas pelo menos meio desperto em sua atividade química. "

    Os cientistas sabem, desde a missão Voyager da NASA, que voou pelo sistema de Saturno no início dos anos 1980, que Titã, a maior lua de Saturno, tem uma atmosfera espessa e nebulosa com hidrocarbonetos, incluindo metano e etano. Essas moléculas orgânicas simples podem se desenvolver em moléculas aerotransportadas semelhantes a fumaça com ligações carbono-nitrogênio-hidrogênio, que o astrônomo Carl Sagan chamou de "tholins".

    "Sabemos que a atmosfera superior de Titã é favorável à formação de moléculas orgânicas complexas", disse o co-autor Mark Allen, principal investigador da equipe do JPL Titan que faz parte do Instituto de Astrobiologia da NASA, com sede no Centro de Pesquisa Ames, Moffett Field, Califórnia. "Agora sabemos que a luz do sol na baixa atmosfera de Titã pode dar início a uma química orgânica mais complexa em líquidos e sólidos, em vez de apenas em gases."

    A equipe examinou uma forma de gelo de dicianoacetileno - uma molécula detectada em Titã que está relacionada a um composto que ficou marrom após ser exposto à luz ambiente no laboratório de Allen há 40 anos.

    Neste último experimento, o dicianoacetileno foi exposto à luz laser em comprimentos de onda de até 355 nanômetros. A luz desse comprimento de onda pode ser filtrada para a atmosfera inferior de Titã em uma intensidade modesta, um pouco como a quantidade de luz que vem através dos óculos de proteção quando os terráqueos veem um eclipse solar, disse Gudipati. O resultado foi a formação de uma névoa acastanhada entre os dois painéis de vidro contendo o experimento, confirmando que a fotoquímica do gelo orgânico em condições como a baixa atmosfera de Titã poderia produzir tholins.

    Os compostos orgânicos complexos podem revestir as "rochas" de gelo de água na superfície de Titã e possivelmente infiltrar-se através da crosta, para uma camada de água líquida sob a superfície de Titã. Em experimentos de laboratório anteriores, tholins como esses foram expostos à água líquida ao longo do tempo e se desenvolveram em moléculas biologicamente significativas, como aminoácidos e as bases de nucleotídeos que formam o RNA.

    "Esses resultados sugerem que o volume da atmosfera de Titã envolvido na produção de produtos químicos orgânicos mais complexos é muito maior do que se acreditava anteriormente", disse Edward Goolish, diretor interino do Instituto de Astrobiologia da NASA. "Esta nova informação torna Titã um ambiente ainda mais interessante para o estudo astrobiológico."

    A equipe incluiu Isabelle Couturier da Universidade de Provence, Marselha, França Ronen Jacovi, um pós-doutorado da NASA de Israel e Antti Lignell, um pós-doutorado da Academia Finlandesa de Ciências de Helsinque no JPL.


    Blocos de construção da vida na atmosfera de Titã - NASA - História

    Cientistas que analisam dados coletados pela Cassini confirmaram a presença de íons negativos pesados ​​nas regiões superiores da atmosfera de Titã. Essas partículas podem atuar como blocos de construção para moléculas orgânicas mais complicadas.

    A descoberta foi completamente inesperada por causa da composição química da atmosfera (que carece de oxigênio - responsável pela formação de íons negativos na ionosfera inferior da Terra - e consiste principalmente de nitrogênio e metano). A observação já foi verificada em 16 encontros diferentes.

    O professor Andrew Coates, pesquisador do Mullard Space Science Laboratory da University College London e principal autor do artigo, afirma: “O espectrômetro de elétrons da Cassini nos permitiu detectar íons negativos que têm 10 000 vezes a massa do hidrogênio. Anéis adicionais de carbono podem se acumular nesses íons, formando moléculas chamadas de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que podem atuar como base para as primeiras formas de vida.

    A lua de Saturno, Titã, é a segunda maior do sistema solar - e a única com uma atmosfera densa. A atmosfera, nitrogênio e metano, se assemelha à da Terra primitiva. Um detector liderado pela University College London (o espectrômetro de elétrons, parte do instrumento CAPS) no orbitador detecta um componente inesperado na alta atmosfera de Titã - íons negativos baseados em hidrocarbonetos extremamente pesados. Sua massa é pelo menos 10 000 vezes a de um átomo de hidrogênio, detectado a 953 km acima da superfície, aproximadamente na distância de Londres a Milão. A imagem mostra a névoa de Titã e os íons pesados. Estes fazem parte da névoa na atmosfera e podem cair em direção à superfície de Titã como lama orgânica. Eles podem se tornar os tholins de Carl Sagan, um resíduo marrom que aparece no experimento Miller-Urey, onde uma faísca excita uma mistura de gases semelhante à da atmosfera primitiva da Terra.

    O lado direito da imagem mostra a assinatura do íon negativo no encontro T16 onde o CAPS-ELS vê os íons. As listras verticais mostram os íons vistos conforme o instrumento é examinado na direção de deslocamento da Cassini. Números crescentes de íons são mostrados em cores mais vermelhas à medida que são colocados no sensor. A energia e a massa dos íons aumentam verticalmente. Créditos: Painel direito: UCL-MSSL (A. Coates), painel esquerdo: NASA / JPL / Instituto de Ciências Espaciais

    Coates acrescentou: "Sua existência levanta questões sobre os processos envolvidos na química atmosférica e formação de aerossóis e agora pensamos que é mais provável que esses íons negativos se formem na atmosfera superior antes de se moverem para mais perto da superfície, onde provavelmente formam a névoa que envolve o planeta e que escondeu seus segredos de nós no passado. Foi essa névoa que impediu a missão Voyager de examinar Titã mais de perto em 1980 e foi uma das razões pela qual a Cassini foi lançada. ”

    O novo artigo baseia-se no trabalho publicado na Science em 11 de maio, onde a equipe encontrou tholins menores, até 8.000 vezes a massa do hidrogênio, formando-se fora da superfície de Titã.

    O Dr. Hunter Waite, do South West Research Institute no Texas e autor do estudo anterior, disse: “Tholins são moléculas orgânicas muito grandes e complexas que se pensa incluir precursores químicos da vida. Entender como eles se formam pode fornecer informações valiosas sobre a origem da vida no sistema solar. "

    Artigo: Cartas de Pesquisa Geofísica, 'Descoberta de íons negativos pesados ​​na ionosfera de Titã', A. Coates, F. Crary, G. Lewis, D. Young, J. Waite Jr. e E. Sittler Jr.


    A busca da Cassini pelos blocos de construção da vida em Titã

    A Cassini captura a maior lua de Saturno, Titã. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SSI

    Lagos e mares de metano líquido, chuva de nuvens de hidrocarbonetos e evidências de cianeto de hidrogênio venenoso na atmosfera de Titã foram apenas algumas das descobertas que a sonda Cassini fez da maior lua de Saturno.

    A sonda espacial agora fez sua passagem final por Titã enquanto se dirige para seu grande mergulho no planeta anelado no final desta semana.

    Apelidado de "beijo de despedida" da Cassini pela NASA, Titã tem sido objeto de muito escrutínio pela sonda, com 127 sobrevôos em sua missão de 13 anos explorando o sistema planetário.

    Um dos maiores feitos da Cassini é sua contribuição para desvendar a complicada química de Titã, sem dúvida um dos objetos quimicamente mais diversos em nosso Sistema Solar.

    Já sabemos há algum tempo que a combinação dos raios ultravioleta do Sol e do bombardeio de partículas alterou principalmente a atmosfera de nitrogênio e metano ao longo do tempo.

    Essa química sustentou uma espessa camada de fumaça laranja em torno de todo o corpo, envolvendo os oceanos e a paisagem de Titã antes da chegada da Cassini.

    Com o kit de ferramentas de sensores avançados da Cassini - combinado com a amostragem atmosférica pela sonda Huygens durante sua descida à superfície em 2005 - a missão desenvolveu uma imagem abrangente da química de Titã.

    O disco laranja escuro da lua de Saturno, Titã. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute

    Curiosamente, no topo das centenas de moléculas contabilizadas, os modelos químicos desenvolvidos aqui na Terra incorporando dados da Cassini prevêem a existência de materiais ainda mais complexos.

    De potencial significado para a bioquímica, essas moléculas escaparam da observação durante a missão relativamente curta da Cassini, estando fora de vista ou presentes em níveis abaixo dos limites de detecção do equipamento.

    Mesmo que tenham se formado em pequenas quantidades na atmosfera, é plausível que essas espécies portadoras de vida tenham se acumulado na superfície ao longo da história de Titã. Então, o que são esses produtos químicos e como eles surgiram?

    Ao contrário da Terra, os átomos de oxigênio são bastante escassos na atmosfera de Titã. A água está bloqueada como gelo de superfície e parece não haver fontes abundantes de gás O₂.

    No lugar do oxigênio, vemos o nitrogênio desempenhar um papel mais significativo na química atmosférica de Titã.

    Aqui, os produtos comuns das reações de nitrogênio são a família de compostos do cianeto, dos quais o cianeto de hidrogênio (HCN) é o mais simples e abundante.

    À medida que o número de moléculas de cianeto aumenta em altitudes mais baixas e frias, elas formam camadas de nuvens de grandes polímeros flexíveis (tholins) e aerossóis de gelo em formação.

    À medida que os aerossóis descem à superfície, camadas de gelo de metano e etano formam camadas adicionais no exterior. Isso protege o material orgânico interno em sua descida à superfície antes de ser disperso em lagos de hidrocarbonetos e mares.

    Surpreendentemente, são esses compostos de cianeto, substâncias químicas intimamente associadas à toxicidade e à morte de formas de vida terrestres, que podem, na verdade, fornecer caminhos para a formação de biomoléculas vitais em ambientes espaciais.

    Algumas simulações prevêem que os cianetos presos no gelo e expostos à radiação espacial podem levar à síntese de aminoácidos e estruturas de nucleobases de DNA - os blocos de construção da vida na Terra.

    Empolgados com essas previsões e suas implicações para a astrobiologia, os químicos correram para explorar essas reações em laboratório.

    Esta imagem composta mostra uma visão infravermelha da lua de Saturno, Titã, do sobrevôo da Cassini em novembro de 2015. Os comprimentos de onda do infravermelho próximo nesta imagem permitem que a visão da Cassini penetre na névoa e revele a superfície da lua. Crédito: NASA / JPL / Universidade do Arizona / Universidade de Idaho

    Experimentos de síncrotron: Titan-in-a-can

    Nossas contribuições para a astroquímica se concentraram na simulação da atmosfera de Titã e sua névoa de cianeto.

    Com uma célula de gás especializada instalada no Síncrotron australiano, somos capazes de replicar as temperaturas frias associadas às camadas de nuvens de Titã.

    Ao injetar cianetos (a variedade mais amigável) em nossa célula, podemos determinar o tamanho, a estrutura e a densidade dos aerossóis de Titan conforme eles crescem ao longo do tempo, sondando com luz infravermelha da instalação.

    Esses resultados nos forneceram uma lista de assinaturas para as quais podemos localizar aerossóis de cianeto usando astronomia infravermelha.

    O próximo passo será semear esses aerossóis com espécies orgânicas para determinar se eles podem ser identificados em atmosferas extraterrestres.

    A visão da Cassini das altas latitudes ao norte de Titã em maio de 2012, os lagos à esquerda estão cheios de hidrocarbonetos líquidos, enquanto os do canto superior direito estão apenas parcialmente preenchidos ou representam solo saturado ou plano de lama. Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell

    Talvez esses sinais atuem como um farol para futuras explorações destinadas a procurar material orgânico complexo em locais espaciais mais remotos - potencialmente até mesmo nos exoplanetas da "Terra gigante" em sistemas estelares distantes.

    O espaço nos oferece uma perspectiva única para voltar as páginas da química. Entre os planetas, luas e estrelas - e o não exatamente vazio entre eles - podemos estudar as reações iniciais que se pensava terem iniciado a química aqui na Terra.

    Usando telescópios cada vez mais sensíveis e naves espaciais avançadas, descobrimos berçários químicos - bolsões de gás e gelo exercidos contra a radiação espacial severa - em nosso Sistema Solar e além.

    Objetos frios e gelados como Titã, as luas de Júpiter, objetos transnetunianos (como Plutão e outros corpos menores no cinturão de Kuiper e além), bem como partículas microscópicas de poeira interestelar, todos geram moléculas orgânicas de ordem superior a partir de ingredientes químicos.

    Até onde sabemos, a falta de calor e de água líquida impede a existência de vida nesses mundos.

    A visão do espectro da Cassini do vórtice polar sul mostra uma assinatura de moléculas de cianeto de hidrogênio congeladas (HCN). Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASI / Universidade do Arizona / SSI / Observatório de Leiden e SRON

    No entanto, podemos procurar pistas sobre as origens da vida em uma Terra primitiva. Os produtos químicos portadores de vida foram entregues via impacto de cometa ou produzidos internamente perto das primeiras costas oceânicas ou de vulcões do fundo do mar? Observar a química de objetos distantes pode um dia fornecer as respostas.

    Essas incursões em nossa história química foram possibilitadas pelos passos significativos que demos em nossa exploração do espaço, incluindo, como um exemplo brilhante, o sucesso retumbante da exploração de Titã pela Cassini.

    Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.


    NASA seleciona missão voadora para estudar as origens e os sinais de vida de Titã

    Aproveitando a atmosfera densa e a baixa gravidade de Titã, o Dragonfly explorará dezenas de locais em todo o mundo gelado, amostrando e medindo as composições dos materiais orgânicos da superfície de Titã para caracterizar a habitabilidade do ambiente de Titã e investigar a progressão da química pré-biótica. Crédito de imagem: NASA / JHU-APL.

    A NASA anunciou que nosso próximo destino no sistema solar é o mundo único e ricamente orgânico de Titã. Avançando em nossa busca pelos blocos de construção da vida, a missão Dragonfly fará várias surtidas para amostrar e examinar locais ao redor da lua gelada de Saturno.

    O Dragonfly será lançado em 2026 e chegará em 2034. O helicóptero voará para dezenas de locais promissores em Titã em busca de processos químicos prebióticos comuns em Titã e na Terra. O Dragonfly marca a primeira vez que a NASA vai voar em um veículo com vários rotores para a ciência em outro planeta, ele tem oito rotores e voa como um grande drone. Aproveitará a densa atmosfera de Titã - quatro vezes mais densa do que a da Terra - para se tornar o primeiro veículo a voar com toda a sua carga científica para novos lugares para acesso repetível e direcionado aos materiais da superfície.

    Titã é um análogo à Terra primitiva e pode fornecer pistas de como a vida pode ter surgido em nosso planeta. Durante sua missão de base de 2,7 anos, o Dragonfly explorará diversos ambientes, desde dunas orgânicas até o fundo de uma cratera de impacto, onde água líquida e materiais orgânicos complexos, chave para a vida, existiram juntos por possivelmente dezenas de milhares de anos. Seus instrumentos estudarão até que ponto a química prebiótica pode ter progredido. Eles também irão investigar as propriedades atmosféricas e superficiais da lua e seu oceano subterrâneo e reservatórios de líquido. Além disso, os instrumentos irão procurar evidências químicas de vidas passadas ou existentes.

    “Com a missão Dragonfly, a NASA fará mais uma vez o que ninguém mais pode fazer”, disse o administrador da NASA Jim Bridenstine. “Visitar este misterioso mundo oceânico pode revolucionar o que sabemos sobre a vida no universo. Esta missão de ponta teria sido impensável apenas alguns anos atrás, mas agora estamos prontos para o vôo incrível do Dragonfly. ”

    O Dragonfly aproveitou os dados de 13 anos da Cassini para escolher um período de tempo calmo para pousar, junto com um local de pouso inicial seguro e alvos cientificamente interessantes. Ele pousará primeiro nos campos de dunas equatoriais “Shangri-La”, que são terrestremente semelhantes às dunas lineares da Namíbia, no sul da África, e oferecem um local de amostragem diversificado. O Dragonfly irá explorar esta região em voos curtos, construindo uma série de voos "leapfrog" mais longos de até 8 quilômetros (5 milhas), parando ao longo do caminho para coletar amostras de áreas atraentes com geografia diversa. Ele finalmente alcançará a cratera de impacto Selk, onde há evidências de água líquida, orgânicos - as moléculas complexas que contêm carbono, combinadas com hidrogênio, oxigênio e nitrogênio - e energia, que juntos formam a receita para a vida. A sonda acabará por voar mais de 175 quilômetros (108 milhas) - quase o dobro da distância percorrida até agora por todos os rovers de Marte combinados.

    “Titã é diferente de qualquer outro lugar no sistema solar, e Dragonfly é como nenhuma outra missão”, disse Thomas Zurbuchen, administrador associado da NASA para ciência na sede da agência em Washington. “É notável pensar neste helicóptero voando milhas e milhas através das dunas de areia orgânica da maior lua de Saturno, explorando os processos que moldam este ambiente extraordinário. A Libélula visitará um mundo repleto de uma grande variedade de compostos orgânicos, que são os blocos de construção da vida e podem nos ensinar sobre a origem da própria vida. ”

    Titã tem uma atmosfera baseada em nitrogênio como a da Terra. Ao contrário da Terra, Titã tem nuvens e chuva de metano. Outros compostos orgânicos são formados na atmosfera e caem como neve leve. Os processos climáticos e superficiais da lua combinaram compostos orgânicos complexos, energia e água semelhantes àqueles que podem ter gerado vida em nosso planeta.

    Titã é maior que o planeta Mercúrio e é a segunda maior lua do nosso sistema solar. Enquanto orbita Saturno, está a cerca de 1,4 bilhão de quilômetros (886 milhões de milhas) de distância do Sol, cerca de 10 × mais longe do que a Terra. Por estar muito longe do Sol, sua temperatura de superfície é de cerca de –179 ° C (–290 ° F). Sua pressão de superfície também é 50% maior do que a da Terra.

    O Dragonfly foi selecionado como parte do programa New Frontiers da agência, que inclui a missão New Horizons para Plutão e o Cinturão Kuiper, Juno para Júpiter e OSIRIS-REx para o asteróide Bennu. O Dragonfly é liderado pela Investigadora Principal Elizabeth Turtle, que trabalha no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland. New Frontiers apóia missões que foram identificadas como as principais prioridades de exploração do sistema solar pela comunidade planetária.O programa é gerenciado pelo Planetary Missions Program Office no Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, para a Divisão de Ciência Planetária da agência em Washington.

    “O programa Novas Fronteiras transformou nossa compreensão do sistema solar, revelando a estrutura interna e a composição da turbulenta atmosfera de Júpiter, descobrindo os segredos gelados da paisagem de Plutão, revelando objetos misteriosos no cinturão de Kuiper e explorando um asteróide próximo à Terra para o blocos de construção da vida ”, disse Lori Glaze, diretora da Divisão de Ciência Planetária da NASA. “Agora podemos adicionar Titan à lista de mundos enigmáticos que a NASA irá explorar.”


    Conteúdo

    A consideração de Titã como um ambiente para o estudo da química pré-biótica ou vida potencialmente exótica decorre em grande parte da diversidade da química orgânica que ocorre em sua atmosfera, impulsionada por reações fotoquímicas em suas camadas externas. Os seguintes produtos químicos foram detectados na atmosfera superior de Titã por Cassini 'espectrômetro de massa s:

    Estude Magee, 1050 km Cui, 1050 km Cui, 1077 km Waite et al., 1000-1045 km
    Densidade (cm −3) (3,18 ± 0,71) x 10 9 (4,84 ± 0,01) x 10 9 (2,27 ± 0,01) x 10 9 (3,19, 7,66) x 10 9
    Proporções de espécies diferentes
    Azoto (96.3±0.44)% (97.8±0.2)% (97.4±0.5)% (95.5, 97.5)%
    14 N 15 N (1.08±0.06)%
    Metano (2.17±0.44)% (1.78±0.01)% (2.20±0.01)% (1.32, 2.42)%
    13 CH4 (2,52 ± 0,46) x 10 −4
    Hidrogênio (3,38 ± 0,23) x 10 −3 (3,72 ± 0,01) x 10 −3 (3,90 ± 0,01) x 10 −3
    Acetileno (3,42 ± 0,14) x 10 −4 (1,68 ± 0,01) x 10 −4 (1,57 ± 0,01) x 10 −4 (1,02, 3,20) x 10 −4
    Etileno (3,91 ± 0,23) x 10 −4 (5,04 ± 0,04) x 10 −4 (4,62 ± 0,04) x 10 −4 (0,72, 1,02) x 10 −3
    Etano (4,57 ± 0,74) x 10 −5 (4,05 ± 0,19) x 10 −5 (2,68 ± 0,19) x 10 −5 (0,78, 1,50) x 10 −5
    Cianeto de hidrogenio (2,44 ± 0,10) x 10 −4
    40 Ar (1,26 ± 0,05) x 10 −5 (1,25 ± 0,02) x 10 −5 (1,10 ± 0,03) x 10 −5
    Propyne (9,20 ± 0,46) x 10 -6 (9,02 ± 0,22) x 10 -6 (6,31 ± 0,24) x 10 -6 (0,55, 1,31) x 10 −5
    Propeno (2,33 ± 0,18) x 10 -6 (0,69, 3,59) x 10 −4
    Propano (2,87 ± 0,26) x 10 -6 & lt1,84 x 10 −6 & lt2.16e-6 (3,90 ± 0,01) x 10 −6
    Diacetileno (5,55 ± 0,25) x 10 -6 (4,92 ± 0,10) x 10 -6 (2,46 ± 0,10) x 10 -6 (1,90, 6,55) x 10 -6
    Cianogênio (2,14 ± 0,12) x 10 -6 (1,70 ± 0,07) x 10 -6 (1,45 ± 0,09) x 10 -6 (1,74, 6,07) x 10 -6
    Cianoacetileno (1,54 ± 0,09) x 10 -6 (1,43 ± 0,06) x 10 -6 & lt8,27 x 10 -7
    Acrilonitrila (4,39 ± 0,51) x 10 −7 & lt4,00 x 10 -7 & lt5,71 x 10 -7
    Propanonitrila (2,87 ± 0,49) x 10 -7
    Benzeno (2,50 ± 0,12) x 10 -6 (2,42 ± 0,05) x 10 -6 (3,90 ± 0,01) x 10 −7 (5,5, 7,5) x 10 −3
    Tolueno (2,51 ± 0,95) x 10 −8 & lt8,73 x 10 −8 (3,90 ± 0,01) x 10 −7 (0,83, 5,60) x 10 -6

    Como a espectrometria de massa identifica a massa atômica de um composto, mas não sua estrutura, pesquisas adicionais são necessárias para identificar o composto exato que foi detectado. Onde os compostos foram identificados na literatura, sua fórmula química foi substituída pelo nome acima. Os números em Magee (2009) envolvem correções para fundo de alta pressão. Outros compostos que se acredita serem indicados pelos dados e modelos associados incluem amônia, poliinas, aminas, etilenimina, hidreto de deutério, aleno, 1,3 butadieno e qualquer número de produtos químicos mais complexos em concentrações mais baixas, bem como dióxido de carbono e quantidades limitadas de vapor d'água. [2] [3] [4]

    Devido à sua distância do Sol, Titã é muito mais frio que a Terra. A temperatura da superfície é de cerca de 94 K (−179 ° C ou −290 ° F). Nessas temperaturas, o gelo da água - se presente - não derrete, evapora ou sublime, mas permanece sólido. Por causa do frio extremo e também por causa da falta de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, cientistas como Jonathan Lunine viram Titã menos como um provável habitat para vida extraterrestre do que como um experimento para examinar hipóteses sobre as condições que prevaleciam antes do aparecimento da vida na Terra. [5] Mesmo que a temperatura normal da superfície em Titã não seja compatível com a água líquida, os cálculos de Lunine e outros sugerem que os ataques de meteoros podem criar "oásis de impacto" ocasionais - crateras nas quais a água líquida pode persistir por centenas de anos ou mais, que permitiria a química orgânica à base de água. [6] [7] [8]

    No entanto, Lunine não descarta a vida em um ambiente de metano e etano líquidos, e escreveu sobre o que a descoberta de tal forma de vida (mesmo se muito primitiva) implicaria sobre a prevalência da vida no universo. [9]

    Hipóteses anteriores sobre a temperatura Editar

    Na década de 1970, os astrônomos encontraram níveis inesperadamente altos de emissões infravermelhas de Titã. [10] Uma possível explicação para isso era que a superfície estava mais quente do que o esperado, devido ao efeito estufa. Algumas estimativas da temperatura da superfície até se aproximam das temperaturas nas regiões mais frias da Terra. Havia, no entanto, outra explicação possível para as emissões infravermelhas: a superfície de Titã estava muito fria, mas a atmosfera superior foi aquecida devido à absorção da luz ultravioleta por moléculas como etano, etileno e acetileno. [10]

    Em setembro de 1979, a Pioneer 11, a primeira sonda espacial a conduzir observações aéreas de Saturno e suas luas, enviou dados mostrando que a superfície de Titã era extremamente fria para os padrões da Terra e muito abaixo das temperaturas geralmente associadas à habitabilidade planetária. [11]

    Temperatura futura Editar

    Titã pode ficar mais quente no futuro. [12] Daqui a cinco a seis bilhões de anos, à medida que o Sol se tornar uma gigante vermelha, as temperaturas da superfície podem aumentar para

    200 K (−70 ° C), alto o suficiente para que existam oceanos estáveis ​​de uma mistura de água-amônia em sua superfície. À medida que a emissão ultravioleta do Sol diminui, a névoa na alta atmosfera de Titã se esgota, diminuindo o efeito anti-estufa em sua superfície e permitindo que o efeito estufa criado pelo metano atmosférico desempenhe um papel muito maior. Essas condições juntas podem criar um ambiente agradável para formas exóticas de vida e persistirão por várias centenas de milhões de anos. [12] Este foi o tempo suficiente para a vida simples evoluir na Terra, embora a presença de amônia em Titã pudesse fazer com que as mesmas reações químicas ocorressem mais lentamente. [12]

    A falta de água líquida na superfície de Titã foi citada pelo astrobiólogo da NASA Andrew Pohorille em 2009 como um argumento contra a vida lá. Pohorille considera que a água é importante não apenas como o solvente usado pela "única vida que conhecemos", mas também porque suas propriedades químicas são "exclusivamente adequadas para promover a auto-organização da matéria orgânica". Ele questionou se as perspectivas de encontrar vida na superfície de Titã são suficientes para justificar os gastos de uma missão que a procuraria. [13] No entanto, suas afirmações vão contra a ideia de que a vida na Terra não é o único tipo de vida possível.

    Simulações de laboratório levaram à sugestão de que existe material orgânico suficiente em Titã para iniciar uma evolução química análoga ao que se pensa ter iniciado a vida na Terra. Enquanto a analogia assume a presença de água líquida por períodos mais longos do que é atualmente observável, várias hipóteses sugerem que a água líquida de um impacto poderia ser preservada sob uma camada de isolamento congelada. [14] Também foi proposto que os oceanos de amônia poderiam existir bem abaixo da superfície [15] [16] um modelo sugere uma solução amônia-água de até 200 km de profundidade abaixo de uma crosta de gelo de água, condições que, "embora extremas por padrões terrestres, são tais que a vida poderia realmente sobreviver ". [17] A transferência de calor entre as camadas interiores e superiores seria crítica para sustentar qualquer vida oceânica sub-superficial. [15] A detecção de vida microbiana em Titã dependeria de seus efeitos biogênicos. Por exemplo, o metano e o nitrogênio atmosféricos podem ser examinados quanto à origem biogênica. [17]

    Dados publicados em 2012 obtidos na NASA's Cassini nave espacial, têm evidências reforçadas de que Titã provavelmente abriga uma camada de água líquida sob sua casca de gelo. [18]

    Titã é o único satélite natural conhecido (lua) no Sistema Solar que possui uma atmosfera totalmente desenvolvida que consiste em mais do que gases residuais. A atmosfera de Titã é densa, quimicamente ativa e é conhecida por ser rica em compostos orgânicos, o que levou à especulação sobre se precursores químicos da vida podem ter sido gerados ali. [19] [20] [21] A atmosfera também contém gás hidrogênio, que circula pela atmosfera e pelo ambiente de superfície, e que seres vivos comparáveis ​​aos metanógenos da Terra poderiam se combinar com alguns dos compostos orgânicos (como o acetileno) para obter energia. [19] [20] [21]

    O experimento Miller-Urey e vários experimentos a seguir mostraram que, com uma atmosfera semelhante à de Titã e a adição de radiação UV, moléculas complexas e substâncias poliméricas como tholins podem ser geradas. A reação começa com a dissociação de nitrogênio e metano, formando cianeto de hidrogênio e acetileno. Outras reações foram estudadas extensivamente. [22]

    Em outubro de 2010, Sarah Hörst, da Universidade do Arizona, relatou ter encontrado as cinco bases de nucleotídeos - blocos de construção de DNA e RNA - entre os muitos compostos produzidos quando a energia era aplicada a uma combinação de gases como os da atmosfera de Titã. Hörst também encontrou aminoácidos, os blocos de construção das proteínas. Ela disse que foi a primeira vez que bases de nucleotídeos e aminoácidos foram encontrados em tal experimento sem a presença de água líquida. [23]

    Em abril de 2013, a NASA relatou que produtos químicos orgânicos complexos podem surgir em Titã com base em estudos que simulam a atmosfera de Titã. [24] Em junho de 2013, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) foram detectados na alta atmosfera de Titã. [25]

    A pesquisa sugeriu que a poliimina poderia funcionar prontamente como um bloco de construção nas condições de Titã. [26] A atmosfera de Titã produz quantidades significativas de cianeto de hidrogênio, que prontamente polimeriza em formas que podem capturar a energia da luz nas condições da superfície de Titã. Por enquanto, a resposta para o que acontece com o cianeto de Titã é desconhecida, enquanto ele é rico na alta atmosfera onde é criado, ele está esgotado na superfície, sugerindo que há algum tipo de reação o consumindo. [27]

    Hidrocarbonetos como solventes Editar

    Embora todas as coisas vivas na Terra (incluindo os metanógenos) usem água líquida como solvente, é concebível que a vida em Titã possa usar um hidrocarboneto líquido, como metano ou etano. [28] A água é um solvente mais forte do que os hidrocarbonetos [29], entretanto, a água é mais reativa quimicamente e pode quebrar grandes moléculas orgânicas por meio da hidrólise. [28] Uma forma de vida cujo solvente fosse um hidrocarboneto não enfrentaria o risco de suas biomoléculas serem destruídas dessa forma. [28]

    Titã parece ter lagos de etano líquido ou metano líquido em sua superfície, bem como rios e mares, que alguns modelos científicos sugerem que podem apoiar vida hipotética não baseada na água. [19] [20] [21] Especulou-se que poderia existir vida no metano e etano líquidos que formam rios e lagos na superfície de Titã, assim como os organismos na Terra vivem na água. [30] Essas criaturas hipotéticas levariam em H2 no lugar de O2, reage com acetileno em vez de glicose e produz metano em vez de dióxido de carbono. [30] Em comparação, alguns metanógenos na Terra obtêm energia pela reação do hidrogênio com o dióxido de carbono, produzindo metano e água.

    Em 2005, os astrobiólogos Chris McKay e Heather Smith previram que se a vida metanogênica consumir hidrogênio atmosférico em volume suficiente, isso terá um efeito mensurável na proporção de mistura na troposfera de Titã. Os efeitos previstos incluíram um nível de acetileno muito menor do que o esperado, bem como uma redução na concentração do próprio hidrogênio. [30]

    Evidências consistentes com essas previsões foram relatadas em junho de 2010 por Darrell Strobel, da Universidade Johns Hopkins, que analisou medições de concentração de hidrogênio na alta e na baixa atmosfera. Strobel descobriu que a concentração de hidrogênio na atmosfera superior é muito maior do que perto da superfície que a física da difusão leva o hidrogênio fluindo para baixo a uma taxa de aproximadamente 10 25 moléculas por segundo. Perto da superfície, o hidrogênio que flui para baixo aparentemente desaparece. [29] [30] [31] Outro artigo lançado no mesmo mês mostrou níveis muito baixos de acetileno na superfície de Titã. [29]

    Chris McKay concordou com Strobel que a presença de vida, como sugerido no artigo de McKay de 2005, é uma possível explicação para as descobertas sobre hidrogênio e acetileno, mas também alertou que outras explicações são atualmente mais prováveis: nomeadamente a possibilidade de que os resultados sejam devidos a humanos erro, a um processo meteorológico, ou à presença de algum catalisador mineral permitindo que hidrogênio e acetileno reajam quimicamente. [1] [32] Ele observou que tal catalisador, um eficaz a −178 ° C (95 K), é atualmente desconhecido e seria em si uma descoberta surpreendente, embora menos surpreendente do que a descoberta de uma forma de vida extraterrestre. [1]

    As descobertas de junho de 2010 geraram considerável interesse da mídia, incluindo uma reportagem no jornal britânico Telegraph, que falava de pistas sobre a existência de "alienígenas primitivos". [33]

    Membranas celulares Editar

    Uma membrana celular hipotética capaz de funcionar em metano líquido foi modelada em fevereiro de 2015. [34] A base química proposta para essas membranas é a acrilonitrila, que foi detectada em Titã. [35] Chamado de "azotosome" ('corpo de nitrogênio'), formado de "azoto", grego para nitrogênio, e "soma", grego para corpo, falta o fósforo e o oxigênio encontrados nos fosfolipídios da Terra, mas contém nitrogênio. Apesar da estrutura química e do ambiente externo muito diferente, suas propriedades são surpreendentemente semelhantes, incluindo autoformação de folhas, flexibilidade, estabilidade e outras propriedades. De acordo com simulações de computador, os azotossomas não podiam se formar ou funcionar nas condições climáticas encontradas em Titã. [36]

    Uma análise de Cassini dados, concluídos em 2017, confirmaram quantidades substanciais de acrilonitrila na atmosfera de Titã. [37] [38]

    Editar habitabilidade comparativa

    A fim de avaliar a probabilidade de encontrar qualquer tipo de vida em vários planetas e luas, Dirk Schulze-Makuch e outros cientistas desenvolveram um índice de habitabilidade planetária que leva em consideração fatores que incluem características da superfície e da atmosfera, disponibilidade de energia, solventes e compostos orgânicos. [39] Usando este índice, com base em dados disponíveis no final de 2011, o modelo sugere que Titã tem a maior taxa de habitabilidade atual de qualquer mundo conhecido, exceto a Terra. [39]

    Titan como um caso de teste Editar

    Enquanto o Cassini – Huygens missão não estava equipada para fornecer evidências para bioassinaturas ou compostos orgânicos complexos, ela mostrou um ambiente em Titã que é semelhante, em alguns aspectos, aos teorizados para a Terra primordial. [40] Os cientistas pensam que a atmosfera da Terra primitiva era semelhante em composição à atmosfera atual em Titã, com a importante exceção da falta de vapor de água em Titã. [41] Muitas hipóteses foram desenvolvidas para tentar fazer a ponte entre a evolução química e a biológica.

    Titan é apresentado como um caso de teste para a relação entre reatividade química e vida, em um relatório de 2007 sobre as condições limitantes da vida, preparado por um comitê de cientistas do Conselho Nacional de Pesquisa dos Estados Unidos. O comitê, presidido por John Baross, considerou que "se a vida é uma propriedade intrínseca da reatividade química, a vida deveria existir em Titã. Na verdade, para a vida não existir em Titã, teríamos que argumentar que a vida não é uma propriedade intrínseca de a reatividade de moléculas contendo carbono sob condições onde são estáveis. "[42]

    David Grinspoon, um dos cientistas que em 2005 propôs que organismos hipotéticos em Titã poderiam usar hidrogênio e acetileno como fonte de energia, [43] mencionou a hipótese de Gaia no contexto da discussão sobre a vida em Titã. Ele sugere que, assim como o meio ambiente da Terra e seus organismos evoluíram juntos, é provável que a mesma coisa tenha acontecido em outros mundos com vida. Na visão de Grinspoon, mundos que são "geológica e meteorologicamente vivos têm muito mais probabilidade de estar biologicamente vivos também". [44]

    Panspermia ou origem independente Editar

    Uma explicação alternativa para a existência hipotética da vida em Titã foi proposta: se a vida fosse encontrada em Titã, ela poderia ter se originado da Terra em um processo chamado panspermia. É teorizado que os impactos de grandes asteróides e cometários na superfície da Terra fizeram com que centenas de milhões de fragmentos de rocha carregada de micróbios escapassem da gravidade da Terra. Os cálculos indicam que vários deles encontrariam muitos dos corpos do Sistema Solar, incluindo Titã. [45] [46] Por outro lado, Jonathan Lunine argumentou que quaisquer seres vivos nos lagos de hidrocarbonetos criogênicos de Titã precisariam ser tão diferentes quimicamente da vida na Terra que não seria possível que um fosse o ancestral do outro. [47] Na visão de Lunine, a presença de organismos nos lagos de Titã significaria uma segunda origem de vida independente dentro do Sistema Solar, implicando que a vida tem uma alta probabilidade de emergir em mundos habitáveis ​​em todo o cosmos. [48]

    A proposta missão Titan Mare Explorer, um módulo de pouso da classe Discovery que espirraria em um lago, "teria a possibilidade de detectar vida", segundo o astrônomo Chris Impey, da Universidade do Arizona. [49]

    O planejado Libélula A missão do helicóptero tem como objetivo pousar em solo sólido e se deslocar várias vezes. [50] Libélula será a Missão # 4 do programa Novas Fronteiras. Seus instrumentos estudarão até que ponto a química prebiótica pode ter progredido. [51] Libélula levará equipamentos para estudar a composição química da superfície de Titã e coletar amostras da baixa atmosfera para possíveis bioassinaturas, incluindo concentrações de hidrogênio. [51]


    Uma estranha molécula em forma de anel em Titã pode ser um alicerce para a vida

    Uma molécula circular localizada na lua de Saturno, Titã, pode ajudar a formar os precursores da vida. Este composto nunca foi visto na atmosfera de nenhum planeta ou lua antes.

    A molécula é chamada de ciclopropenilideno e é composta por três átomos de carbono em um anel com dois átomos de hidrogênio ligados. Conor Nixon, do Goddard Space Flight Center da NASA em Maryland, e seus colegas o avistaram flutuando na espessa atmosfera de Titã usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array no Chile.

    Encontrar essa molécula em Titã foi uma surpresa. É extremamente reativo - se colidir com qualquer outra partícula, tende a reagir quimicamente com ela rapidamente para formar novos compostos. Por causa disso, ele só havia sido visto anteriormente em tênues nuvens de gás e poeira no espaço interestelar. De alguma forma, dura nas camadas superiores dos céus de Titã.

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    Leia mais: Return to Titan: Por que este mundo gelado é nossa melhor aposta para encontrar vida

    Moléculas em forma de anel como essa tendem a atuar como os blocos de construção das moléculas necessárias para a vida, como DNA e RNA. “Este é um bloco de construção muito pequeno, mas você pode construir coisas cada vez maiores com ele”, diz Nixon. “Não acho que alguém necessariamente acredite que existam micróbios em Titã, mas o fato de que podemos formar moléculas complexas como essa em Titã pode nos ajudar a dizer coisas como como a vida começou na Terra.”

    As condições em Titã agora podem ser semelhantes às da Terra no início da história do planeta, quando o ar era dominado por metano em vez de oxigênio. Estudar seu potencial para a vida pode nos ajudar a aprender sobre o início da vida aqui também.

    Titã tem a maior variedade de moléculas em qualquer lua ou planeta que investigamos, diz Nixon. “É uma espécie de campo de caça feliz para coisas novas”, diz ele. “Moléculas como esta são quase um sinal de alerta de que há uma química mais emocionante a ser encontrada.”

    No momento, só podemos procurar isso na Terra, mas a espaçonave Dragonfly, planejada para ser lançada em 2027, examinará a superfície de Titã de perto.

    Referência do jornal: The Astronomical Journal, DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abb679

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