De la Universitatea din Arizona
Primele dovezi experimentale care arată cum azotul atmosferic poate fi încorporat în macromoleculele organice este raportat de o echipă a Universității din Arizona. Constatarea indică ce molecule organice ar putea fi găsite pe Titan, luna lui Saturn, pe care oamenii de știință cred că este un model pentru chimia Pământului pre-viață.
Pământul și Titanul sunt singurele corpuri de dimensiuni planetare cunoscute, care au atmosfere groase, predominant azotate, a spus Hiroshi Imanaka, care a condus cercetarea în timp ce este membru al departamentului de chimie și biochimie al UA.
Imanaka a spus că modul în care moleculele organice complexe devin azotate în regiuni precum atmosfera Pământului sau Titanul timpuriu este un mare mister.
"Titanul este atât de interesant, deoarece atmosfera sa dominată de azot și chimia organică ne-ar putea oferi un indiciu asupra originii vieții pe Pământul nostru", a spus Imanaka, acum un cercetător de cercetare asistent în laboratorul lunar și planetar al UA. „Azotul este un element esențial al vieții.”
Cu toate acestea, nu doar orice azot va face acest lucru. Gazul azotat trebuie transformat într-o formă de azot mai activă din punct de vedere chimic care poate conduce la reacțiile care stau la baza sistemelor biologice.
Imanaka și Mark Smith au transformat un amestec de gaz azot-metan similar cu atmosfera lui Titan într-o colecție de molecule organice conținând azot prin iradierea gazului cu raze UV de mare energie. Configurația laboratorului a fost proiectată să imite modul în care radiațiile solare afectează atmosfera lui Titan.
Majoritatea azotului s-a mutat direct în compuși solizi, mai degrabă decât în cei gazoși, a spus Smith, profesor UA și șef de chimie și biochimie. Modelele anterioare au prezis că azotul va trece de la compuși gazoși la solizi într-un proces mai lung în trepte.
Titan are o culoare portocalie, deoarece un smog de molecule organice înconjoară planeta. Particulele din smog se vor așeza în cele din urmă la suprafață și pot fi expuse unor condiții care ar putea crea viață, a spus Imanaka, care este și un investigator principal la Institutul SETI din Mountain View, Calif.
Cu toate acestea, oamenii de știință nu știu dacă particulele de smog ale Titanului conțin azot. Dacă unele dintre particule sunt aceleași molecule organice care conțin azot, echipa UA creată în laborator, condițiile propice vieții sunt mai probabile, a spus Smith.
Observațiile de laborator precum acestea indică ceea ce ar trebui să caute următoarele misiuni spațiale și ce instrumente ar trebui dezvoltate pentru a ajuta în căutare, a spus Smith.
Hârtia lui Imanaka și Smith, „Formarea aerosolilor organici azotați în atmosfera superioară a Titanului”, este programată pentru publicarea în ediția timpurie online a Proceedings of the National Academy of Sciences săptămâna 28 iunie. NASA a oferit finanțare pentru cercetare.
Cercetătorii din UA au dorit să simuleze condițiile din atmosfera superioară subțire a Titanului, deoarece rezultatele misiunii Cassini au indicat radiații „extreme UV” care loveau atmosfera creând molecule organice complexe.
Prin urmare, Imanaka și Smith au folosit Sursa de lumină avansată la sincrotonul Lawrence Berkeley Laboratorul Național din Berkeley, California, pentru a trage lumina UV de înaltă energie într-un cilindru de oțel inoxidabil conținând azot și metan gaz ținut la presiune foarte mică.
Cercetătorii au folosit un spectrometru de masă pentru a analiza substanțele chimice rezultate din radiații.
Simplu, deși sună, configurarea echipamentului experimental este complicată. Lumina UV în sine trebuie să treacă printr-o serie de camere de vid în drum spre camera de gaz.
Mulți cercetători doresc să utilizeze Sursa de lumină avansată, astfel încât concurența timpului pe instrument este acerbă. Imanaka și Smith au fost alocate una sau două sloturi orare pe an, fiecare dintre acestea fiind de opt ore pe zi pentru doar cinci până la 10 zile.
Pentru fiecare interval orar, Imanaka și Smith trebuiau să împacheteze toate echipamentele experimentale într-o autoutilitară, să conducă spre Berkeley, să stabilească echipamentul delicat și să se lanseze într-o serie intensă de experimente. Uneori au lucrat mai mult de 48 de ore drept pentru a obține maximul din timpul lor pe Sursa de lumină avansată. Finalizarea tuturor experimentelor necesare a durat ani.
Imanaka a spus: „Dacă ne lipsește un singur șurub, acesta ne încurcă timpul.”
La început, el a analizat doar gazele din cilindru. Dar nu a detectat niciun compus organic conținând azot.
Imanaka și Smith au crezut că este ceva în neregulă în configurarea experimentală, așa că au modificat sistemul. Dar tot fără azot.
„A fost un mister”, a spus Imanaka, primul autor al lucrării. „Unde s-a dus azotul?”
În cele din urmă, cei doi cercetători au colectat bucățile de gunk maro care s-au adunat pe peretele cilindrului și au analizat-o cu ceea ce Imanaka a numit „cea mai sofisticată tehnică de spectrometru de masă”.
Imanaka a spus: „Atunci am găsit în cele din urmă azot!”
Imanaka și Smith bănuiesc că astfel de compuși sunt formați în atmosfera superioară a lui Titan și, în cele din urmă, cad la suprafața Titanului. Odată ieșiți la suprafață, ei contribuie la un mediu propice evoluției vieții.
