Astronomiya

Titan'da potensial həyat üçün mövcud enerji

Titan'da potensial həyat üçün mövcud enerji

Saturnun Ay Titanında həyatın olub-olmaması barədə maraqlı bir müzakirə var. (Məsələn burada.) Həyat Titan atmosferində fotoliz yolu ilə istehsal olunan hidrogen və asetilen reaksiyasından istifadə edə bilər. Gündəlik kvadratmetr üçün belə bir həyat üçün nə qədər enerji mövcud olduğunu və ya ən azı Titan atmosferində gündə nə qədər hidrogen istehsal etdiyini bilmək istərdim.

McKay and Smith, Icarus, 2005 məqaləsində bəzi təxminlər var, lakin təxmin etdikləri miqdarları zaman vahidi üçün istehsal olunan hidrogen və ya zaman vahidi üçün istehsal olunan enerjinin ümumi miqdarına çevirməkdə problemim var.


Sualınıza və kağızdakı bəzi qısa düşüncələrə kobud cavab verə bilərəm və məndən daha ağıllı hər kəsdən düzəliş dəvət edirəm. Məqaləniz mol başına düşən enerjidən bəhs edir, lakin gündəlik istehsal enerjisi günəş enerjisinin məhsulu olacaqdır.

Titan atmosferində hidrogen istehsal etmək üçün UV işığı lazımdır, bu məqalədən 1600 Angstroms (160 NM) UV işığı lazımdır (Mənbə)

Sitat:

Metan dörd hidrogen atomu ilə əhatə olunmuş bir karbon atomudur və təxminən 1600 Angstroms dalğa uzunluğunda ultrabənövşəyi şüalarla parçalana bilər. Bu prosesdən yaranan fraqmentlər və ya radikallar çox kimyəvi cəhətdən reaktivdir. Bunlar CH, CH2 və bəzi hallarda CH3 kimi şeylərdir.

Günəş işığının yalnız kiçik bir hissəsi bu aralıqdadır. Günəş işığının% 8 -10% -i UB aralığındadır, ancaq 160 NM-lik yuxarı UV3 aralığında bəlkə də yalnız% -2% -dir. (Mənbə)

Saturnu bələdçi olaraq istifadə edən eyni Wiki məqaləsi, Saturn hər kvadrat metrə görə 13.4 ilə 16.7 Wat arasında alır (Mənbə), buna görə ümumi günəş enerjisinin hər kvadrat metri üçün 15 vatt olduğunu təxmin edin, bunun çəkmək üçün kifayət qədər güclü olanın% -2% Metandan kənar bir hidrogen atomu, buna görə kvadrat metrə 0,15 - 0,3 vatt. Bu çox səslənə bilməz, ancaq titan böyüklüyündə bir ayda bu çox kvadratmetrdir, belə ki, aşağı güc böyük bir şey deyil. Hidrogenin bir hissəsi ayrıldığı CH3 ilə birləşsə də, bəzi enerjinin istiyə çevriləcəyi və bəlkə də yuxarıdakı məqalədə bəhs edilən ən böyük problemin, hidrogenin bir hissəsi, bəlkə də aslanın payı olduğu bir nöqtədir. sadəcə planet xaricində itəcəkdi.

Nəhəng planetlərin atmosferində, hidrogen bu planetlərin yüksək cazibə qüvvəsi olduğundan ətrafda qalır. Atmosferləri hər halda ilk növbədə hidrogendir və parçalanma baş verdikdən sonra məhsullar daha dərin atmosferə batır və metan yenidən qurulur. Tam bir kimyəvi dövrdür.

Titanda, başa düşdüyümüz qədər, bu baş vermir. Cazibə qüvvəsi aşağı olduğundan hidrogen qaçmalıdır. Voyager ultrabənövşəyi spektrometr, Titan ətrafında bir hidrogen tacını gördü ki, bu da hidrogenin qaçdığının yaxşı göstəricisidir. İndi hidrogen getdikdə, metandan hazırlana biləcək məhsullar metanın özündən daha yüksək bir karbon-hidrogen nisbətinə sahib olacaq və metanı yenidən düzəldə bilməyəcəksiniz. Fotokimyanı başa düşdüyümüz qədər Titan metanı məhv etməli və ən sadə olan asetilen - C2H2 - və etan - C2H6 olan daha çox karbonla zəngin məhsullar istehsal etməlidir. Bunlar birbaşa metandan hazırlanır

Bu məqalə ilə bağlı problemimdir. Hidrogenin, Titan göllərindəki həyatdakı məqalədə göstərildiyi şəkildə istifadə etmək üçün planetin səthinə endiyini düşünən bir yol görmürəm. Bu maraqlı bir fikirdir və bunu yazanlar yəqin ki PHD təhsili almışlar və mən də deyiləm, amma Titanın atmosferində yüksək miqdarda istehsal olunan hidrogenin əksəriyyətinin atmosferdə qalacağını və zaman keçdikcə günəş küləyinə məğlub olduğunu düşünürəm.

Sual yaranır, çünki Titan zamanla Metan olduğunu itirməlidir, niyə hələ də bu qədər Metan var - çox yaxşı bir sual.

Vaxtına baxaq. Huygens, 14 yanvar 2005-ci ildə Titana endi.

Məqaləniz 14 yanvar 2005-ci ildə yazılmışdır; 18 aprel 2005-ci ildə yenidən işlənmişdir

və burada bir neçə ay sonra, 2005-ci ilin noyabrında olan bir məqalə var.

http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=18410

Metanın Titan atmosferində mənşəyi bir sirrdir, çünki günəş işığı və atmosferin yuxarı hissəsində kosmosdan gələn hissəciklər şüalanır. Səthdəki göllər və hovuzlar yeganə qaynaq olsaydı, Titan metanının hamısı bu mexanizmlə yüz milyona yaxın bir müddətdə itəcəkdi, yəni 4,5 milyard il əvvəl Günəş sisteminin meydana gəlməsindən bəri mövcud olan bir ay üçün. Metan molekullarının komponentləri bir-biri ilə və atmosfer azotu ilə reaksiya verir. Endikcə, aya bürünən narıncı dumanı meydana gətirən daha böyük və ağır molekullar meydana gətirirlər. Titan çox soyuq olduğundan (F-nin 292 dərəcə və ya mənfi 180 dərəcə Selsi) bu ağır birləşmələr səthdə sıxlaşır və yağış yağır.

"Titanın metanının bioloji mənşəli olmadığını müəyyən etdik, buna görə də Titan üzərindəki geoloji proseslərlə doldurulmalı, bəlkə də ayın meydana çıxmasıyla içəridə qapalı qala biləcəyi bir qaynaqdan boşalmalıyıq."

Beləliklə, bunu vaxtına qədər təbaşirlə göstərərdim. 2005-ci ilin yanvar-aprel aylarında Titandakı həyat, nəzəriyyədən kənarlaşdırılan və ya nə qədər doğru termin olursa olsun, mövcud bir nəzəriyyə idi.


Saturnun ay Titanındakı həyat: Yaxşı durun və burnunuzu tutun!

Astrobioloq William Bains-in apardığı araşdırmalar, həyatın Saturnun Ayı, Titanın donmuş səthində inkişaf etmiş olsaydı, dünyadakı həyatla müqayisədə qəribə, qoxulu və partlayıcı olacağını göstərir.

Dr Bains, əsərini 13 aprel tarixində Qlazqoda keçiriləcək Milli Astronomiya Toplantısında təqdim edəcək.

"Hollywood bu yadplanetlilərlə problem yaşayacaq" deyir Dr. Bains. "Birini Starship Enterprise-a sürtün və qaynadıb alov alovlandı və dumanlar ətrafdakı hər kəsi öldürəcəkdi. Nəfəslərinin kiçik bir vızıltısı belə inanılmaz dərəcədə dəhşətli bir qoxu verərdi. Ancaq düşünürəm ki, bu səbəbdən daha maraqlıdır "Qalaktikada tapdığımız ən yad şeylər bizim kimi, ancaq mavi və quyruqlu olsaydı, kədərli olmazmı?"

Tədqiqatları İngiltərənin Cambridge, Rufus Scientific və ABŞ-dakı MIT-lə aparan Dr Bains, həyat kimyasının nə qədər həddindən artıq ola biləcəyini araşdırmağa çalışır. Saturnun ən böyük ayı olan Titandakı həyat, tədqiq edilən daha qəribə ssenarilərdən birini təmsil edir. Titan Ayımızdan iki dəfə böyükdür və qalın bir donmuş, narıncı duman atmosferinə malikdir. Günəşdən on qat məsafədə, soyuq bir yerdir, səth temperaturu -180 dərəcə Selsidir. Su qalıcı bir şəkildə buz halında dondurulur və mövcud olan yeganə maye, Cassini / Huygens missiyasının ayın səthindəki göl və göllərdə olduğunu göstərdiyi maye metan və etandır.

"Dünyadakı ən quraq səhra bitkisinə belə, metabolizmanın işləməsi üçün həyatın bir mayeyə ehtiyacı var. Deməli, Titan üzərində həyat mövcud olsaydı, suyun deyil, maye metanın əsaslı qanı olmalıdır. Deməli, bütün kimyası kökündən fərqlidir "Molekullar istifadə etdiyimizdən daha geniş elementlərdən hazırlanmalı, daha kiçik molekullarda bir araya gətirilməlidir. Bu da kimyəvi cəhətdən daha reaktiv olardı" dedi.

Maye metanda kimyəvi maddələrin həll qabiliyyəti olduqca məhduddur və molekulyar ağırlığa çox bağlıdır. Bir neçə istisna olmaqla, 6-dan çox ağır (hidrogen olmayan) atomu olan molekullar əslində həll olunmur. Beləliklə, maye metanda işləyən bir metabolizma, ümumiyyətlə 10 ağır atomun modullarından qurulmuş yerüstü biokimyadan daha kiçik molekullardan qurulmalıdır. Bununla birlikdə, yalnız az miqdarda atomdan quru həyatın istifadə etdiyi kimya ilə məhdudlaşdığınız təqdirdə yalnız 3400 molekul qura bilərsiniz, yəni çox məhdud kimyəvi şərtlərdə karbon, azot, oksigen və kükürd və fosfor.

Dr Bains, "Quru həyatı təxminən 700 molekuldan istifadə edir, amma doğru 700'ü tapmaq üçün 10 milyon və ya daha çoxunu edə biləcəyinizi düşünmək üçün bir səbəb var. Məsələ neçə molekul edə biləcəyinizdə deyil, siz metabolizma yığmaq üçün lazım olan kolleksiyanı hazırlaya bilər, masanı düzəltmək üçün bir ağac sahəsindəki ağac parçalarını tapmağa çalışmaq kimi bir şeydir.Nəzəri olaraq yalnız 5 ehtiyacınız var. bir-birinə uyğun beşi tam olaraq tapa bilməzsiniz, buna görə ehtiyacınız olduğundan daha çox molekul meydana gətirmə potensialına ehtiyacınız var.Bu səbəbdən Titan üzərindəki 6 atomlu kimyəvi maddələr daha çox müxtəlif bağ növlərini və ehtimal ki, kükürd də daxil olmaqla daha müxtəlif elementləri ehtiva etməlidir və fosfor daha fərqli və (bizə) qeyri-sabit formalarda və silikon kimi digər elementlərdə. "

Enerji Titan üzərində inkişaf edə biləcək həyat tipini təsir edəcək başqa bir amildir. Günəş işığı Titanın səthində Yer səthində olduğu kimi yüzdə birinin onda bir hissəsi olduğu üçün enerji çox çətin olacaq.

"Sürətli hərəkət və ya böyümə çox enerjiyə ehtiyac duyur, buna görə nəzəri olaraq yavaş böyüyən, liken bənzər orqanizmlər mümkündür, lakin velosiraptorlar istisna edilir" dedi.


Titan üzərindəki həyat Kokulu və partlayıcı ola bilər

Titanda həyat ola bilərmi? Əgər belədirsə, bir astrobioloq deyir ki, insanlar yəqin ki, bir Titanianla eyni otaqda ola bilməzlər və bu barədə danışacaqlar. & # 8220Hollivudun bu yadplanetlilərlə problemi olacaq & # 8221, Dr. William Bains dedi. & # 8220Birini Starship Enterprise-a vurun və qaynadıb alov alovlanacaq və dumanlar ətrafdakı hər kəsi öldürəcəkdir. Nəfəslərinin kiçik bir vızıltısı belə inanılmaz dərəcədə dəhşətli bir qoxu alacaqdı. Ancaq bunun üçün daha maraqlı olduğunu düşünürəm. Qalaktikada tapdığımız ən yad şeylərin bizim kimi, ancaq mavi və quyruqlu olması üzücü olmazmı? & # 8221

& # 8220Avatar & # 8221 Bains & # 827 araşdırması son bir filmə açıq bir şəkildə baş sallayarkən, yad həyatla qarşılaşdığımız təqdirdə mədəni xaricdə qarşılaşa biləcəyimiz çətinliklər haqqında məlumat verir. Bir növ və ya hər ikisi üçün istənməyən zərərli nəticələr ola bilər.

Bains, həyat kimyasının nə qədər həddindən artıq ola biləcəyini öyrənmək üçün çalışır. Saturn və ən böyük ay olan Titandakı həyat, araşdırılan daha qəribə ssenarilərdən birini təmsil edir. Cassini / Huygens missiyası tərəfindən göndərilən şəkillər Titanı dünyaya bənzər və bəlkə də cəlbedici göstərə bilsə də, qalın bir donmuş, narıncı duman atmosferinə sahibdir. Günəşdən on qat məsafədə, soyuq bir yerdir, səth temperaturu -180 dərəcə Selsidir. Su qalıcı bir şəkildə buz halında dondurulur və mövcud yeganə maye maye metan və etandır.

Deməli, su əsaslı həyat əvəzinə (bizim kimi) Titanda həyat metan üzərində qurulacaqdı.

“Həyat Yerdəki ən quraq səhra bitkisinə belə bir metabolizmanın işləməsi üçün suya ehtiyac duyur. Deməli, Titan üzərində həyat mövcud olsaydı, suyun deyil, maye metanın əsaslı qanı olmalıdır. Deməli, bütün kimyası kökündən fərqlidir. Molekullar istifadə etdiyimizdən daha geniş elementlərdən hazırlanmalı, lakin daha kiçik molekullarda bir araya gətirilməlidir. Həm də kimyəvi cəhətdən daha reaktiv olardı ”dedi.

Bundan əlavə, Bains maye metanda işləyən bir metabolizmanın yerüstü biokimyadan daha kiçik molekullardan qurulmalı olduğunu söylədi.

“Quru həyatı təxminən 700 molekuldan istifadə edir, amma doğru 700-ü tapmaq üçün 10 milyon və ya daha çox qazanmağı bacarmalı olduğunuzu düşünmək üçün bir səbəb var & # 8221 Bains. & # 8220Məsələ neçə molekul edə biləcəyinizdə deyil, metabolizma yığmaq üçün lazım olan kolleksiyanı hazırlaya biləcəyinizdədir. & # 8221

Bains, belə bir yığma işi bir masa düzəltmək üçün bir ağac sahəsindəki ağac parçalarını tapmağa çalışmaq kimi bir şey olduğunu söylədi.

& # 8220 Nəzəri olaraq yalnız 5-ə ehtiyacınız var, & # 8221 dedi. & # 8220Ancaq kəsiklərlə dolu bir kereste sahəsinə sahib ola bilərsən və yenə də bir-birinə tam uyğun beşi tapa bilməzsən. Buna görə ehtiyac duyduğunuzdan daha çox molekul yaratmaq potensialına ehtiyacınız var. Beləliklə, Titan üzərindəki 6 atomlu kimyəvi maddələr daha fərqli bağ növləri və ehtimal ki daha fərqli elementlər, o cümlədən daha fərqli və (bizə) qeyri-sabit formalarda kükürd və fosfor və silikon kimi digər elementləri ehtiva etməlidir. ”

Enerji Titan üzərində inkişaf edə biləcək həyat tipini təsir edəcək başqa bir amildir. Titan & # 8217s səthində Günəş işığının yüzdə onda biri ilə Yerin səthində olduğu kimi, enerjinin az olması ehtimalı var.

"Sürətli hərəkət və ya böyümə çox enerjiyə ehtiyac duyur, buna görə nəzəri olaraq yavaş böyüyən, liken bənzər orqanizmlər mümkündür, lakin velosiraptorlar istisna edilir" dedi.

Titan'da həyat nə olursa olsun, ən azından bir Jura Parkı olmayacağını bilirik.

Tədqiqatları İngiltərənin Cambridge, Rufus Scientific və ABŞ-dakı MIT-lər vasitəsilə həyata keçirilən Bains, 13 Aprel 2010-cu ildə Şotlandiyanın Qlazqo şəhərində keçirilən Milli Astronomiya Toplantısında araşdırmalarını təqdim edir.


Saturnun ayı Titan üzərində uçmaq: NASA-nın yeni Dragonfly missiyası ilə nələri kəşf edə bildik

Titan Cassini tərəfindən təsvir edilmişdir. Kredit: NASA / JPL-Caltech / Univ. Arizona / Univ. Idaho

Başqa dünyalara uçmaq Günəş sistemimizi araşdırmaqda növbəti sıçrayışdır. Mars Helikopteri, texnologiyanı nümayiş etdirmək üçün NASA Mars 2020 rover missiyasında geri dönəcəkdir. Ancaq bu yalnız başlanğıcdır. Əsl mükafat, NASA-nın yeni elan etdiyi kimi, 2026-cı ildə Saturnun ən böyük ayı Titana bir pilotsuz təyyarə göndərən Dragonfly missiyası olacaq.

Bir sənətkarın havaya enməsi üçün havaya və ya ümumiyyətlə bir atmosferə ehtiyac var. Günəş sistemimizdəki yalnız bir neçə obyekt bu hesaba uyğun gəlir. Titan, dünyanı uzun müddət sirr bürüyən Yerdən daha qalın bir atmosferə sahibdir. Tədqiqatlar Titanın ibtidai həyat formalarına ev sahibliyi edə biləcəyini və həyatın öz planetimizdə necə yarandığını öyrənmək üçün ideal bir yer olduğunu göstərdi.

Titan, Günəş sistemindəki Yupiterin Ganymede-dən sonra ikinci ən böyük aydır. Əslində, Titanın diametri 5.149 km olan Merkür planetinin 4.880 km-dən daha böyükdür. Atmosferi əsasən Yer atmosferinə bənzər azotdan (% 96) ibarətdir (% 80 azot, qalan hissəsi oksigen və digər iz qazlarının% 1-dən azı). Cassini kosmik gəmisi 2004-cü ildən 2017-ci ilə qədər Saturnun ətrafında dövrə vurdu və çoxsaylı flybys zamanı Titanın buludları altına baxmaq üçün radar və digər alətlərdən ilk istifadə etdi.

Huygens zondu 2005-ci ildə Titanın səthinə toxundu. Titanın günəş sistemimizdəki Yer xaricində, hazırda aktiv hidroloji dövrü olan, bəzilərinin dərinliyi 100 metrdən çox olan, hidroloji dövrü olan yeganə dünya olduğunu ortaya qoydu. Tək fərq, buludlardan yağan su deyil.

Saturn və onun ayları Günəşdən Yerdən təxminən on qat daha uzaq olduğundan, orada istiliklər o qədər aşağıdır (ortalama -179 ° C) ki, su hər zaman qatı dondurulur və yer üzündə qayalar kimi davranır. Bunun əvəzinə metan kimi karbohidrogenlər, Yer üçün tipik olan bir temperaturda olan qaz, gölləri dolduran bir maye halına gəlir. Digər kompleks üzvi (karbon əsaslı deməkdir) molekullar Titanın atmosferində əmələ gəlir və qar kimi düşür. Bu qar daha sonra küləyin təsiri ilə dünlərə çevrilir.

Dragonfly missiyası, 2034-cü ildə Shangri-La adlanan bu kumul sahələrindən birinin nisbi təhlükəsizliyinə endi. Oradan üzvi maddənin təbiətini araşdırmaq üçün fərqli yerlərə uçacaq. Missiyanın vacib cəhətlərindən biri də yer üzündə həyatın yaranmasına səbəb olan proseslərə işıq tutmaqdır. DNT kimi makromolekulların və amin turşuları kimi daha sadə üzvi molekullardan yaranan zülalların olduğunu bilirik. Ancaq bu müddətdə dəqiq aralıq addımları atmadıq - Titanda müşahidə edə biləcəyimiz bir şey.

Bütün bu bina daşları ətrafında, məsələn həyatın, məsələn, mikroorqanizmlər şəklində Titan üzərində mövcud olub-olmadığı barədə fərziyyələr var. Bəs bunun ehtimalı nə qədərdir? Həyatın ən təməl səviyyədə ən az üç maddəyə ehtiyacı olduğu düşünülür: maye su, karbon mənbəyi və enerji mənbəyi.

Titan ətrafında bol miqdarda karbon olmasına baxmayaraq, soyuq temperaturlar suyu qatı formada saxlayır və mövcud enerjini də məhdudlaşdırır. Bununla birlikdə, dondurulmuş səthin altında maye su mövcud ola bilər. Qonşu Enceladus ayından püskürən su tökülmələrinin Titanın üst atmosferinə yağış yağdırdığını və oksigenin əsas mənbəyini təmin etdiyini bilirik.

Yer üzündə həddindən artıq şəraitdə yaşaya bilən bir çox mikroorqanizm forması var - sözdə ekstremofillər. Fəqət bunların arasında da, əsas həyat funksiyaları -20 ° C-dən aşağı olan temperaturda olur. Deməli, Titanda həyatın mövcud olması üçün Yerdən bildiyimiz uyğun şərtlərin zərfini xeyli uzatmalıyıq. Ancaq yenə də, Dünyadakı həyat bu günə qədər bildiyimiz yeganə nümunədir və təsəvvürümüzdə məhdud ola bilərik. Yalnız uzaq bir ehtimal kimi görünsə də, Dragonfly missiyası Titanın uyğunluğunu düzgün qiymətləndirəcək və keçmiş və indiki potensial həyat əlamətlərinə diqqət yetirəcəkdir.

Həm həyatın Yer üzündə necə yarandığını, həm də hazırda mövcud olub olmadığını həll etmək üçün cəlbedici bir hədəf uçuş yerlərindən biri olan 80 km diametrli Selk zərbə krateridir. Burada nisbətən son zamanlarda onu yaratdığı geoloji zaman şkalasına təsir edən ərimiş su buzları və bu cür reaksiyaların baş verməsinə imkan verən istilik şəklində enerji təmin etdi.

Titan üzərində bir pilotsuz uçmaq, dünyadan kənar bir təcrübə olmağı vəd edir ki, bu da bizi vaxtı geri alır!

Bu məqalə Söhbətdən Creative Commons lisenziyası altında yenidən dərc edilmişdir. Orijinal məqaləni oxuyun.


Titan - Astronomiyada potensial həyat üçün mövcud enerji


Saturnun ən böyük ayı Titan, həyatı dəstəkləyə biləcək bir yeraltı okeanını gizlədir. Görüntü krediti: NASA / JPL – Caltech / Space Science Institute.

Saturnun ən böyük ayı Titan, ilkin Yer kürəsində dörd milyard il əvvəl mövcud olduğunu düşündüyü kimi kompleks karbohidrogenlərin bir şorbasını saxlayan üzvi molekulların yuvasıdır. Titanın səthi -179 dərəcə Selsi (-290 dərəcə Fahrenhayt və ya 94 kelvin) dərəcədə dondurulur. Bildiyimiz kimi həyat, ayın soyuq səthində mövcud ola bilməz.

Dərin yeraltı isə fərqli bir məsələdir. NASA-nın Cassini kosmik gəmisi tərəfindən uçuşlar zamanı edilən cazibə ölçüləri, Titanın buz qabığının altında bir okean olduğunu və bu okeanın içərisində şərtlərin həyat üçün uyğun olduğunu ortaya qoydu.


Titanın interyerinin atmosferdə və səthdə üzvi kimya ilə qlobal bir okeanı əhatə edən buz qabığının üstündəki üzvi kimya ilə görünə biləcəyi bir kəsik, bu da qayalıqları əhatə edən başqa bir buz qatının üstündə yata bilər. əsas. Şəkil krediti: A. D. Fortes / UCL / STFC.

NASA-nın Jet Propulsion Laboratoriyasındakı tədqiqatçıların rəhbərlik etdiyi NAI tərəfindən maliyyələşdirilən bir qrup, Titan okeanında həyat potensialını və onun ay atmosferindəki və səthindəki üzvi molekullarla əlaqəsini daha yaxşı anlamağa çalışır. Titanın zəngin üzvi molekul müxtəlifliyi, Titan atmosferində dominant qazlarla - hidrogen, metan və azotla kimyəvi reaksiyalara başlayan Günəşdən gələn ultrabənövşəyi işığın məhsuludur. Yaranan mürəkkəb karbohidrogenlər həyatın təməl daşları ola bilər və ya həyat üçün kimyəvi qida təmin edə bilər və okean daxilində Titan bu həyat üçün potensial bir yaşayış məskənidir.


Titan atmosferində səthi qaraldan dumanlara kömək edən üzvi birləşmələrin meydana gəlməsi. Şəkil krediti: ESA / ATG Medialab.

JPL-dən Rosaly Lopesin rəhbərliyi ilə NAI komandasının dörd əsas məqsədi bu üzvi molekulların atmosfer, səth və okean arasında necə daşındığını, okeanın içərisində yaşana bilməsi üçün hansı proseslərin baş verdiyini, okean həyatı daha sonra hansı biosiqamətlər yaratdığını müəyyən etməkdir. və nəhayət, bu biosignatların səthə necə aşkarlandıqları və yenidən necə söküldükləri.

Layihənin planlaşdırılması
NAI tərəfindən 2023-cü ilin aprel ayına qədər beş ildir maliyyələşdirilən layihə, üzvi molekulların və biyosignatların atmosferi və okeanı əhatə edən buz qabığını keçdiyi yollar ətrafında təşkil edilmişdir.

Komandanın hal-hazırda bir sıra qurumlara yayılan 30 üzvü var. Lopes, "Hər bir məqsəd altında bir neçə araşdırma aparırıq və hər bir araşdırmanın aparıcı bir müstəntiqi var" deyir. Hər bir araşdırma cədvəllə işləyir, beləliklə ilk hədəfə - üzvi molekulların nəqlinə dair araşdırmalar nəticəsində alınan nəticələr sonrakı hədəflərdəki tədqiqatlara daxil ola bilər.

“Elmimiz, qurulduqları atmosferin zirvəsindən, qabıqdan aşağıya və okeana gedən yoldakı üzvi molekulları izləyir və əgər orada biologiya baş verirsə, bu üzvi maddələr səthə qayıdarkən necə işləyirlər? və görünən hala gəlin ”dedi geokimyacı və layihə üzrə baş tədqiqatçı müavini JPL-dən Mike Malaska.

Məqsəd 1: Nəqliyyat

Layihədən ilk elmi nəticələr Titan atmosferinin kimyəvi tərkibini öyrənmək üçün Çilidəki Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) istifadə edən Conor Nixon və NASA Goddard-dakı komandasından gəldi. Atmosferdə hansı molekulyar növlərin olduğunu dəqiq bilmək, tədqiqatçılara hansı üzvi maddələrin səthə çata biləcəyini və potensial olaraq okeana girə biləcəyini anlamaq üçün zəmin yaradan atmosferin hərtərəfli bir fotokimyəvi modeli qurmağa imkan verir.

Cassini, Cassini missiyası bitdikdən sonra şimali qışdan şimal yaza qədər, Şənbə qışında Titanı müşahidə etdi, ALMA Saturn və Titan ilinin qalan hissəsində atmosferin necə dəyişdiyini və üzvi molekulların bolluğunun necə dəyişdiyini müşahidə edə biləcək. birgə, bununla. Məsələn, NAI komandası tərəfindən Cassini məlumatlarının təhlili C-də mövsümi dəyişikliklər tapdı3Hx Titanın stratosferindəki propan və propin kimi karbohidrogenlər.

Hədəf 1-in bir hissəsi olaraq qalan araşdırmalar, molekulların atmosferdən çökdükdən sonra səthdən necə nəql olunduğunu başa düşməyi əhatə edir, bu da Cornell Universitetindəki Alex Hayes qrupunun rəhbərliyi altında bir vəzifədir. Növbəti addım, üzvi maddələrin səthdə necə dəyişdirildiyini və daha sonra səthdən okeana necə köçürüldüyünü anlamaqdır.


Üzvi birləşmələrin səthində yaranma, yağış və nəqlini göstərən bir sxem. Şəkil krediti: ESA.

Bu son sorğu təəccüblü bir ehtimal verdi. Layihənin indiyə qədərki əsas nəticələrindən biri, Titanın azot atmosferinin Titan içərisində qaldığı üzvi molekullardan qaynaqlandığını irəli sürən Texasdakı Southwest Araşdırma İnstitutundan Kelly Miller, Hunter Waite və NAI qrup üzvü Christopher Glein tərəfindən hazırlanan bir məqalədir. ay meydana gəldi və bu qazların sonrakı istiləşməsi səthə sızan azot buraxdı. NAI layihəsinin məqsədi, Titanın içərisində aşağıdan okeana girə biləcək üzvi maddələrin olduğunu göstərir, belə ki, üzvi maddələr səthdən okeana çata bilməsə də, okean həyatın təməl bloklarını ehtiva edə bilər.

"Bu üzvi maddələr əslində kriyovolkanizm yolu ilə çökməyə qadir ola bilər" deyir Lopes, Titanın səthindəki bəzi üzvi maddələr üçün də mümkün mənşə yaradır.

Məqsəd 2: Yaşana bilmə

Üzvi maddələrin səthdən aşağıdakı okeana buz qabığından keçməsi üçün yollar varsa, növbəti addım okeanın və ya okeana gedərkən buzun hər hansı bir yerində potensial olaraq yaşayış olub olmadığını müəyyən etməkdir. Yüksək təzyiqə, soyuğa davamlı orqanizmləri öyrənən qrupdakı bioloqların işə başladığı yer budur.

Bunu etmədən əvvəl, okean haqqında daha çox şey bilmək lazımdır. Cassini, okeanın cazibə ölçmələri ilə mövcud olduğunu təsdiqləsə də, "Bilmədiyimiz şey okeanın dəqiq tərkibi, sıxlığı, istilik profili, üstü buzlu qabığın ümumi quruluşudur" deyir Malaska.

Ekipdəki tədqiqatçılar okeanı və onun potensial olaraq uyğunlaşa biləcəyini daha yaxşı başa düşmək üçün mövcud olmasını gözlənilən bir neçə mümkün kompozisiyaya başlayır və nəzəri modellər hazırlayaraq geriyə işləyirlər.

Titanın dərin yeraltı və ya okeanını birbaşa araşdırmaq qeyri-mümkün olsa da, NAI komandası, mümkün şərtləri simulyasiya etmək, buz qabığı ilə okean arasındakı interfeysi daha yaxşı başa düşmək üçün həm nəzəri modelləşdirmə, həm də laboratoriya təcrübələrindən istifadə etmək niyyətindədir. qayalıq nüvəli okean və bu interfeyslərdə oksidləşdirici və azaldıcı maddələrin axını mikrobları dəstəkləyə bilər.

Həyatın Titan okeanında və ya yaxınlığında mövcud ola bilməsi üçün metabolizə ediləcək kimyəvi enerji mənbəyi olmalıdır. Hədəflər 1 və 2-də üzvi maddələrin okeana çatması və okeanın mühitinin necə olması ilə bağlı görülən işlərə əsaslanaraq, komanda daha sonra okeanda nə qədər enerjinin mövcud olmasına dair nəzəri modellər qura biləcək. bu şəraitdə mövcud ola biləcək metabolizmalar, həyatın orada sağ qalma ehtimalını qiymətləndirmək.

Kimyəvi enerji mənbələri və orqaniklərin sağlam tədarükü ilə okeanın yaşana biləcəyini fərz etsək, yüksək təzyiq və aşağı temperatur mühiti orada mövcud ola biləcək müxtəlif həyat formalarını məhdudlaşdıra bilər. Bununla birlikdə, komandanın uyğun bir nümunə olaraq düşündüyü bir quru orqanizmi, metabolik enerji və karbonun yeganə mənbəyi olan asetilen üzərində yaşaya bilən Pelobacter asetylenicusdur.

“Hədəfimiz düşünməkdir Pelobacter asetylenicus model orqanizm olaraq Titanın dərin alt səthində mövcud ola biləcək bir şey ”dedi Malaska. Kimi mikroblar yerləşdirərək laboratoriya təcrübələri aparılacaq Pelobacter asetylenicus yuxarıda göstərilən nəzəri modelləşdirmə ilə təsvir olunan süni mühitlərdə mikrobların içərisində inkişaf edə biləcəyini, həyatda qalmaq üçün necə uyğunlaşdıqlarını və bu uyğunlaşmalar nəticəsində hansı yeni biomolekulların meydana gələ biləcəyini öyrənmək. Bu biyomolekullar daha sonra həyatın molekulyar izlərini - biosignature geridə buraxa bilər.

Bununla birlikdə, Titan okeanında mümkün həyat mövcudluğu yaxşı və yaxşı olduğu halda, biz də bu həyatı biosignature vasitəsilə aşkar edə bilməliyik. Bu səbəbdən həyatın nəyi tərk edə biləcəyini başa düşmək Hədəf 3-ün ikinci hissəsidir və karbon, azot və oksigen izotopları, habelə hüceyrə membranlarındakı lipidlər kimi bioloji quruluşlar da daxil olmaqla potensial biosignature məlumat bazası yaradılacaqdır.

Məqsəd 4: Aşkarlanma

Əlbətdə ki, biosignasiyalar okeanda qalsa, orbitdən və ya səthdən aşkar etmək mümkün olmayacaqdır. Buna görə də, son hədəf, bu biosignatların səthə daşınması üçün vasitələr axtarmaqdır - Hədəf 1-in üzvi orqanların səthdən okeana çatma yollarını araşdıran Hədəf 1-in əksinə.

Əsas nəqliyyat vasitəsi ya konvektiv (yəni isti, sulu) yuxarıya qalxan buz və ya bəlkə də kriyovolkanizmdir.

Lopes, "Atmosferdəki metan ultrabənövşəyi şüalarla məhv olur, buna görə də bir az yenilənmə olmalıdır" dedi. "Və hələ də baş verən qəzəblənmə ola bilər."

Titanda hələ də aktiv bir kriyovolkanizm aşkarlanmasa da, səthdəki bir neçə xüsusiyyət potensial kriyovolkanik olduğu təsbit edildi. Lopes, hədəf 3-ün nəticələrinin əldə olunacağını gözləyərək "Kryovolkanizmin materialı nəql etməsinin nəzəri yollarını artıq araşdırırıq" deyir.


Cassini’nin Titan üzərindəki Sotra Facula adlı bir xüsusiyyət göstərən, aktiv olmayan bir kriyovolkan kimi görünən radar məlumatlarının saxta rəngli, 3B nümayişi. Şəkil krediti: NASA / JPL – Caltech / USGS / Arizona Universiteti.

Səthə daşınma yol boyunca yaşayış mühitləri də yarada bilər. Mike Malaska dərin yeraltı yerdən bəhs edərkən yalnız okeanı deyil, üzvi maddənin buz qabığına girib çıxdığı yollardakı ciblərdə də mövcud ola biləcək su anbarlarını nəzərdə tutur. Xüsusilə, səthin altında 7 ilə 30 kilometr arasında, sərt, qırılan buzla daha yumşaq, daha yumşaq buz arasındakı sərhəddə, temperatur və təzyiqin Antarktidanın altındakı 2 ya da 3 kilometrə bənzər bir yer olacağını söyləyir. buz qabığının buz dənəcikləri arasında mikrobların olduğu kiçik boşluqlar mövcuddur Pelobacter asetylenicus inkişaf edə bilər. Buz qabığından daha çox səthə yaxın olmaq, bu yeraltı həyat ciblərindən yaranan biomarkerlərin səthə daha asan çata biləcəyi mənasını da verə bilər.

Biyosignatların buz qabığındakı yollardan yüksəldikləri zaman fərqli mühitlərlə - maye su, palçıqlı buz və qatı buzla qarşılaşdıqları zaman kimyəvi olaraq necə dəyişdirilə biləcəyi sualını da ortaya qoyur ki, bu da aşkar edə biləcəyimiz şeylərə təsir edəcəkdir. səth. Nəhayət, səthə çatdıqdan sonra Titana gələcək missiyalar bu biomarkerləri necə aşkar edəcək? Araşdırmanın əsas məqsədi Titana potensial bir biosferin şəklini çəkməkdir ki, elm adamlarına Titana qayıtdıqdan sonra nələri axtarmalı olduğumuzu və aşkar etmək üçün alətlərin dizaynını bilək.

"Bu, Titanı potensial bir yaşayış sistemi olaraq qiymətləndirmək və qiymətləndirmək bizim böyük hədəfimizdir" deyir Malaska. "Potensial biomarkerlərin siyahısını hazırlayacağıq və səthdə onları axtarmaq üçün yaxşı bir yer ola biləcəyini göstərməyə çalışacağıq."


Destiny 2: Sunshot, Enerji sürətləndirici, İsti hüceyrələr, Sunbreaker Titan

Əl topu ilə tanış olmayan insanlar üçün Sunshot, düşməni öldürdüyü zaman Günəş zədələnmələri yaratmasına imkan verən, Sun Blast adlı bənzərsiz bir perk olan Ekzotik bir silahdır. Bu tərəzi ilə Taleyi 2Enerji sürətləndiricisi, Dragonfly və Firefly-dən çox bənzəməyən, eyni zamanda düşməni öldürən Sunshot partlayışlarını bu hədəfdən başqa bir zəncir partlayışını tetikleyen, ehtimal ki, sonsuza qədər təkrarlayan əlavə bir gizli perk ilə gəlir. Bu birləşmə öz-özlüyündə son dərəcə güclü bir quruluş yaradır, ancaq Günəş zədəsi, Rasputinin Qəzəbi kimi modlarla Warmind Cells yaratmaq üçün oyunda ən yaxşı yollardan biri olur.

İldə Taleyi 2, İsti Hüceyrələr, müəyyən bir mod dəsti ilə yüksəldilə və daha da ölümcül vəziyyətə gətirilə bilən məhv edilə bilən obyektlərdir: Qlobal Reach, Warmind Hüceyrələrindəki partlayışların təsir sahəsini artırır, Warmind of Warmind əlavə bir Günəş partlaması əlavə edir və the Hammer of the Warmind döyüşçüləri təsirləndirir və onları daha az zərər verməyə məcbur edir. Öz-özlüyündə ən böyük olmasına baxmayaraq bu quruluşu daha da güclü edən bir başqa mod da var və bu, Sunbreaker Titan-ın alt ağacından istifadə edərkən Warmind partlayışının Günəş ləkələrini doğmasına imkan verən Yanan Hüceyrələrdir.

Sunbreaker, bu quruluş üçün ən yaxşı seçimdir və xüsusən də altındakı Sun Warrior qabiliyyəti, bir Sunspotdan keçərkən kavganın və qumbaranın qabiliyyətlərinin doldurulmasını sürətləndirir, eyni zamanda ümumi bir zərər artırır. Günəşin son zərbələri ilə hərəkət edən və 20% -dən 35% -ə çatan artan bir ziyan artımı verən Firewalker adlı bir peruka sahib olan Yanan Addımların Yolu Ekzotik çəkmələrlə birləşdirildikdə bu xüsusilə ölümcüldür, Sunshot potensialını daha da artırır. and Warmind Cells.

Unfortunately, it doesn't scale with other buffs like Charged with Light, which would have granted another 20% damage boost if it worked with Firewalker. Regardless, this build doesn't even really need more damage than it already has. Titans should prepare to witness pure destruction with this loadout.

Destiny 2 is available now on PC, PS4, PS5, Stadia, Xbox One, and Xbox Series X/S.


Strategies for Life on Titan

Back in September of 1961, Isaac Asimov penned an essay in Fantasy & Science Fiction under the title “Not As We Know It,” from which this startling passage:

…when we go out into space there may be more to meet us than we expect. I would look forward not only to our extra-terrestrial brothers who share life-as-we-know-it. I would hope also for an occasional cousin among the life-not-as-we-know-it possibilities.

In fact, I think we ought to prefer our cousins. Competition may be keen, even overkeen, with our brothers, for we may well grasp at one another’s planets but there need only be friendship with our hot-world and cold-world cousins, for we dovetail neatly. Each stellar system might pleasantly support all the varieties, each on its own planet, and each planet useless to and undesired by any other variety.

Asimov’s idea, prompted by a monster movie excursion with his children, was to look at realistic ways that life much different from our own could emerge. Here he anticipated our discussions of habitable zones and just what they imply, for we usually speak of a world being habitable if liquid water can exist on its surface. Asimov would have none of that because he wanted to know what kind of life might emerge in the hottest and coldest places in the Solar System. Reprints of the essay inspired James Stevenson, a graduate student at Cornell University, whose recent work on the astrobiological possibilities on Titan has energized wide discussion.

Şəkil: Are there ways life could emerge on Titan? A panorama of the shoreline where Huygens touched down, stitched from DISR Side-Looking and Medium-Resolution Imager Raw Data. Image credit: ESA / NASA / JPL / University of Arizona / Rene Pascal (panorama).

Collaborating at Cornell with astronomer Jonathan Lunine and chemical engineer Paulette Clancy, Stevenson went to work on a cell membrane that could function in a cold and methane-rich environment. Clancy specializes in chemical molecular dynamics, while Lunine’s background includes working on the Cassini mission. With non-aqueous life on the table (Lunine had received a grant from the Templeton Foundation to study the possibilities), Clancy’s expertise seemed made to order. She comments on the work in this Cornell news release:

“We’re not biologists, and we’re not astronomers, but we had the right tools. Perhaps it helped, because we didn’t come in with any preconceptions about what should be in a membrane and what shouldn’t. We just worked with the compounds that we knew were there and asked, ‘If this was your palette, what can you make out of that?’”

It’s an interesting palette in a very interesting place. Liquid methane is the only liquid other than water that forms seas on the surface of a planetary body in the Solar System. The paper also notes the intriguing fact that there is an unknown process at work on Titan’s surface that consumes hydrogen, acetylene and ethane — these reach the surface out of the atmosphere but do not accumulate. Finding a cell membrane mechanism for Titan’s methane seas becomes an exercise in astrobiology that we can hope one day to weigh against data from the surface.

Using molecular simulation strategies given the challenges of cryogenic experimentation, the researchers screened for the best candidates for self assembly into membrane-like structures. The result: A cell membrane the researchers call an azotosome, made out of nitrogen, carbon and hydrogen molecules already known to exist in Titan’s frigid seas. If Earth life is built around the phospholipid bilayer membrane — water-based vesicles made from this are known as liposomes — then a methane-based membrane like the azotosome could be the Titanian analog, a flexible and stable cell membrane able to function at temperatures of -180 °C. From the paper:

In a cold world without oxygen, we suggest that the vesicles needed for compartmentalization, a key requirement for life, would be very different to those found on Earth. Rather than long-chain nonpolar molecules that form the prototypical terrestrial membrane in aqueous solution, we find membranes that form in liquid methane at cryogenic temperatures do so from the attraction between polar heads of short-chain molecules that are rich in nitrogen. We have termed such a membrane an azotosome. We find that the flexibility of such membranes is roughly the same as those of membranes formed in aqueous solutions. Despite the huge difference in temperatures between cryogenic azotosomes and room temperature terrestrial liposomes, which would make almost any molecular structure rigid, they exhibit surprisingly and excitingly similar responses to mechanical stress.

Şəkil: A representation of a 9-nanometer azotosome, about the size of a virus, with a piece of the membrane cut away to show the hollow interior. Credit: James Stevenson.

Could such membranes form on Saturn’s largest moon? We already know that a liquid organic compound called acrylonitrile can be found in the atmosphere there, and the researchers believe that an acrylonitrile azotosome compound would offer indigenous life the same kind of stability and flexibility that phospholipid membranes bring to life on Earth. Studying the metabolism and reproduction of the hypothesized cells is the next order of business, but Lunine talks of one day going well beyond theory to float a probe on Titan’s seas to sample its organics directly.

None of this demonstrates that life is present on Titan, but focusing on the availability of molecules that can form cell membranes helps us understand the kind of chemistries we need to look for under cryogenic conditions. In their conclusion, the authors talk about the ‘liquid methane habitable zone,’ a wonderful reminder of how our views on astrobiology are expanding.

The paper is Stevenson, Lunine & Clancy, “Membrane alternatives in worlds without oxygen: Creation of an azotosome,” Elm inkişafları Cild 1, No. 1 (27 February 2015), e1400067 (full text).

Bu giriş haqqında şərhlər bağlıdır.

What would the nuclaic material responsible for cell reproduction be composed of, and could cell reproduction proceed at a timescale anywhere near a human lifespan in such a poor energy environment?

That Nitrogen based Phospholipid analogue is what I have been waiting for
the astrobiologists to come up with. It does not even have to be correct in that Titan Life may use other alternatives. It just has to be possible.
What would be a nice follow up is a comparison of Energies derived from
the use of Acetylene to power any life here. On Earth we have C,H,O, compounds and/or Proteins as a power source (courtesy of plant kingdom photosynthesis) for most life forms. From scanning information on the NET, Acetylene seems very energetic on Earth, only because its burned with O2. So is Titan a place of reductive chemistry, which is what existed on earth prior to the arrival of the O2 in the atmosphere?. It is a lower order of energy extraction than oxydation. Could it support multi-cellular organisms, something like anemonies or even copepods analogues

Has anyone tried a Miller-Urey experiment using simulated Titanian conditions? While actually producing Titanian life forms is most unlikely, it might create a set of molecules that enhance the colors available on the “palette”.

Chris McKay and Heather Smith wrote an article in 2005:
” McKay, C P, & Smith, H D. (2005). Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan. Icarus, 178(1), 274-276. ”

A few years later, Cassini detected a possible depletion of Hydrogen and Acetylene on the surface of Titan:

Not a smoking gun for life, but certainly interesting. I think (hope) funding should flow away from dead Mars towards Europa, Titan and even Enceladus. They’re much harder to reach and explore, but the payoff should be greater.

Great lateral thinking. It’s hard to imagine true alien life because it’s so …well alien! This is starting that process off and is true astrobiology . Others have started envisioning alternate neural pathways. I was reading about the Ferni Paradox today and what it means . The various explanations as to its apparant fact …no alien contact , could be explained by many reasons but one that the article I was reading dismissed far too easily was the fact that being entirely different psychologically ( if that is the right word ) advanced aliens would simply ignore us .
On a slightly cynical note , membranes are one thing , but trying to drive any sort of chemical reaction at just 93K will take some doing ( ensymes?) so finding a suitable metabolic process to back up this clever science will be difficult . As a potential conflict of interest , Prof Lunine is heavily involved with both the Titam Mare Explorer and other such missions going forward . Good luck to him. With Titan and Enceladus still just “scratched” in terms of exploration there is a lot still to be done.

I wonder if Titan Mare could have helped to know either way.
All hypothetical of course, NASA opted for yet another Mars mission instead.

I suggest – with fairly little knowledge except that I can get from Google, that such membranes might hold a place similar to the lipid vesicles thought to have been the basis for protiocells on early Earth( see here: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2890201/). An experiment to see if such membranes really form, and if thety have similar properties to lipid vesicles, should be fairly do able. It’d at least give an experimental starting point… baring the next Titan lander!

I’m not as impressed by simulations of possible cell membranes as others commenting. Yes the molecules can create a membrane under Titan conditions. But would such a membrane form, and would its properties be useful to a possible Titanian cell?

A membrane might be able to contain a metabolism, but what mechanism and compounds would such a metabolism take? Then there is the issue of replication, required if the early cells are to evolve.

If Titanian aliens existed, what would they come up with for Earth life membranes using a similar approach?

This is useful knowledge even if abiogenesis and life are impossible under those conditions. By establishing the possibility of a metabolism within a body of some sort under those conditions it opens new paths for artificial autonomous entities. By this I mean something more sophisticated than a simple robot. In future we might build machines that can thrive in unlikely places and do exploration and other economically-valuable tasks for us. It could sustain itself (and even build other metabolism-based machines) as it proceeds.

IIRC, Chris McKay highlighted the potential role of ammonia on Titan (I haven’t read the linked article above so it may be in there although it may’ve been more recent).

This recent news about azatosomes is exciting. Looking further afield, maybe creatures such as Niven’s ‘Outsiders’ could’ve evolved somewhere too (although I’ll have to put Greg Benford’s take on their origin to one side, :(, sorry Greg)…
http://larryniven.wikia.com/wiki/Outsider

Titan’s was atmosphere created by gases escaping the core

4 hours ago by Elizabeth Howell, Astrobiology Magazine

Mark Zambelli: Right, Larry’s thinking over the Outsider origins question. But we wrote in the Ice Minds in BOWL OF HEAVEN & SHIPSTAR while thinking of the Outsiders, a story and connection yet to be explored–maybe in a forthcoming story for our next volume , collecting original Bowl stories…when we get around to it.

The Paper by E. Howell, has a nice clean logic, hopefully more data will continue to support it with more missions to Titan. Actually they mention a rover, but a Titan atmosphere skimming craft with the right equipment could do it. (it doesn’t need to be so expensive since it would be w/0 landing capability.
If this paper turns out to be proven as accurate, we might see the formation of Titan Atmosphere as pivotal as of the Oxygenation of the Earth? a different story obviously, but it sounds as if the Nitrogen-Methane atmosphere would have been there much much longer than the O2 accumulations on Earth.
If the CH4,NH3, N2 soup has been there for 4 billion or more
years I think the odds are flowing in the direction of finding life somewhere on Titan.

Gregory Benford… oooh, sounds good and I hope you do get the chance one day (I’d loved to have been a fly on the wall for those discussions).

I watched the SETI Institute’s latest talk last night about the lakes on Titan and the chemistry therein and it was perfectly timed to this article. I learned a lot about the suspected differences in concentrations of solutes between adjoining lakes, and more, so I’d recommend a viewing (and I like Barnes as a speaker)
https://www.youtube.com/watch?v=iAmhrb-JJlM

For those who want to read what the Good Doctor had to say on really alien biochemistries it was reprinted in the old “Cosmic Search” newsletter and is available online here: Not as We Know it – The Chemistry of Life

A more recent discussion of exotic biochemistry, which inspired Stephen Baxter’s recent depiction of Titanian life in his novel “Ultima”, is found in William Bains’ essay here: Many Chemistries Could Be Used
to Build Living Systems

In turn Bains’ work led to a collaboration with Sara Seager which provocatively argues for a hydrogen-based photosynthetic life: Photosynthesis in Hydrogen-Dominated Atmospheres [Open Accesss] …the full implications of which are yet to be explored. One irritating outcome is that such H2 based biospheres might be very hard to detect remotely.

With both Titan and Enceladus being one of the most intriguing objects in our Solar System, Saturn presents a very attractive target for any space exploration and astrobiology. I hope that we will get a mission there in near future that would arrive to study those both moons in detail in 20s. Their potential seems to be much higher than any other targets in our current exploration efforts.

Wojciech J: Surely Mars has better prospects–subsurface life implied by methane releases, ample surface water and atmosphere when young, and ease of getting to it. Especially when compared with the huge problems of subsurface oceans many km down. Plus no major chemical rocket expedition can be mustered. Exploring such moons demands a nuclear rocket capability we have done most of the development of, but many oppose out of nuclear fears, even in space. Etc.

This Nitrogen azotosome based life could be the default form of life in the universe, and Earth-type life the exception. Afterall, there are many bodies in our solar system that can host this kind of life whereas there is only one Earth here. The issue to deal with is that chemistry is slow in these kind of cryogenic environments. If this kind of life exists, it would be quite slow compared to Earth life, with very long evolutionary time scales. Thus, this kind of life would necessarily be simple, like our prokaryotes. I doubt it would have evolved anything as complex as our Eukaryotes.

“Wojciech J: Surely Mars has better prospects–subsurface life implied by methane releases, ample surface water and atmosphere when young, and ease of getting to it. Especially when compared with the huge problems of subsurface oceans many km down”
You could sample Enceladus by going through the plumes and collecting samples that would be scanned for traces of life. It is also worth nothing that in case of not all ice is that thick IIRC.
I am not against going to Mars, but its potential subsurface life probably would be simple based on what we can observe in subsurface life on Earth. Enceladus or Europa with ocean life offer more complex biological systems.
For subsurface life on Mars we will need manned mission, as I don’t think simple drilling probes will offer enough ability to perform a detailed search. Maybe some kind of distributed system of central lander plus drone swarm of climbers/collectors would work and be interesting innovative concept? We already have drones capable of such work.
In any case I am just a bit frustrated that such interesting system as Saturn and its moons doesn’t have any mission planned at the moment…Not to mention places like Triton sadly…Hopefully at least Saturn will get something started in next 10 years at least in terms of development.

NASA is doing conceptual research on sending a true submarine to Titan Kraken Mare to explore it sub surface ocean. It’s relatively new news form a relatively old news from June 2014. Just in February NASA had made a video to explain the tasks the submarine would have on Titan. Despite the sub being a 2 ton machine I can’t imagine how one could be landed on Kraken Mare.

There are two significant ‘errors’I see in the comments above (or, rather, points that demand more discussion than given)

Robflores talks of the low energy storage, yet, on Earth, it is persistently oxygen diffusion rates not energy storage that provides bodyplan limits. On Titan hydrogen diffuses at more that twice the rate that O2 does on Earth, so these limits are not too different. Also, anhydrous acetylene (+H2) has a higher energy density on Titan than biologically hydrated glycogen (+O2) does on Earth.

Ashely Baldwin writes “trying to drive any sort of chemical reaction at just 93K will take some doing ( ensymes?) so finding a suitable metabolic process to back up this clever science will be difficult “, yet surely their is no choice. Most reactions here must involve free radicals for that very reason. The problem is, I can’t seem to find sufficient work on cryogenic organic free radicals to even give an educated as to how their kinetics would compare with typical Earth-biochemistry rates.

I’ve recently became aware of the newer findings the early Earth atmosphere (after the Hadean, when the oceans formed) was NOT in fact very reductive at all. Does a more neutral early Earth Atmophere that make it easier for Single celled animals to experiment with different respiration paths, I would say yes.

Back to Titan’s chemical potential well:
Even if some of these compounds are a good source of energy,
there is still the question just how much is created by Titans natural processes
versus what limits it sets for total biological mass at least on the surface.

RobFlores writes “there is still the question just how much is created by Titans natural processes versus what limits it sets for total biological mass at least on the surface.”

And I am not feel it best to treat those two points separately.

We already have minimum measured values for those high energy chemicals, and H2 disappearing at the surface. They equate to 20W/sqkm energy, and I would guess it could even be as high as 200W/sqkm. Thus Titan’s subsurface ocean could provide 20,000 to 200,000 times as much energy as a purely geothermal driven Europa. If as active as Earth’s surface life that would be less than 1/10,000th its productivity, but there are two problems with this assessment.

1 Most of the biomass on Earth in probably endolithic which has a metabolic rate three or four orders of magnitude lower than surface life. Life on Titan may well have a similar pyramid.
2 Light levels at Titan are more than 1% Earth’s. Even taking account all their dust they are still around 0.5% of our insolation at its surface. If we cover that surface in photosynthetic life which has the efficiency of sugarcane, we would have a biosphere several percent (up to about 10% depending on how you do the calculation) as powerful as Earth’s.

The possibility of Captain Kirk wrestling mud monsters on its surface is not off the table just yet. More work needs to be done.

With Enceladus now thought to have warm ocean, Saturn system now looks more attractive than ever.I guess my main point was that while Mars is a dead world, both Titan and Enceladus are living worlds so to speak

Above I probably have not put questions that are specific enough.

Carbenes can react to provide free radicals as both products and reactants. Does anyone know their stability at 93K.

Methylene (the simplest carbene) has a particularly high energy density – providing half an order of magnitude more energy by H2 reduction than carbohydrate under O2. Is that energy storage density not sufficient?


Can polarity-inverted membranes self-assemble on Saturn's moon Titan?

Saturn and its largest moon Titan reflect their true colors. Image credit: NASA https://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/whycassini/cassini20120829.html, Credit: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax0272

Astrobiologists are focused on resolving two central questions to understand the environmental and chemical limits of life. By understanding life's boundaries, they intend to identify possible biosignatures in exoplanet atmospheres and in the solar system. For example, the lipid bilayer membrane is a central prerequisite for life as we know on Earth. Preceding studies based on simulations of molecular dynamics have suggested that polarity-inverted membranes known as azotosomes made of small nitrogen-containing molecules may be kinetically abundant on cryogenic liquid worlds such as Saturn's moon Titan.

In a new report on Elm inkişafları, H. Sandström and M. Rahm at the department of Chemistry and Chemical Engineering at the Chalmers University of Technology, Sweden, formed a next potential step to investigate the thermodynamic viability of azotosome formation. Using quantum mechanical calculations, they predicted that azotosomes are unable to self-assemble in liquid water unlike lipid bilayers. They propose that due to stringent anhydrous and low-temperature conditions, cell membranes may be unnecessary for hypothetical astrobiology on Titan. These efforts on predictive computational astrobiology will be of importance for the Dragonfly mission's scheduled landfall on Titan in 2034.

Saturn's moon Titan features rich atmospheric chemistry and a dynamic surface morphology driven by seasonal rainfall predominantly of methane and ethane cycles. Scientists have observed hydrocarbon lakes and seas near the polar regions of Titan to draw comparisons with the hydrologic cycle of Earth relative to the origin of life. The surface conditions of Titan are, however, a frigid 90 to 94 K and in contrast to Earth, Titan's outermost surface is free of oxygen and covered by products of its atmospheric photochemistry. Researchers also suspect the presence of a frozen water ice crust underneath the outermost organic layer. As the strictest test for the limits of life, Titan offers a unique environment to explore the chemical complexity of nature and its progression without liquid water at low temperatures at timescales nearing the age of the solar system.

Membranes on different worlds? (Left) Model of a phosphatidylethanolamine bilayer, one main component of the inner bacterial membrane. (Right) An azotosome membrane, a theoretical structure made from acrylonitrile that exhibits an inverted polarity compared to normal lipid bilayers. Azotosome membranes have been suggested to allow for cell-like vesicles in cryogenic (90 K) hydrocarbon liquids that are present on Saturn’s moon Titan. Credit: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax0272

The lack of thermal energy (kT = 0.75 kJ/mol at 90 K) is a bottleneck for chemical reactivity on Titan, however, sunlight is an energy source (0.4 W/m 2 ) available for chemistry to occur. In this work, Sandström and Rahm addressed the likelihood of abiotic cell membrane formation, one of the prerequisites for the origin of life on worlds such as Titan. Researchers had also discussed the idea of compartmentalization as central to life to suggest the fascinating possibility of azotosomes on Titan.

Azotosomes are membranes made of small molecules with a nitrogen head group and hydrocarbon tail group. The hydrophobic groups (water-hating groups) remain on the outside of azotosome membranes (inverted polarity) compared to normal lipid membranes in water—where hydrophobic groups typically remain on the inside. Using molecular dynamics solution in cryogenic methane, research teams predicted that if the structures were made from acrylonitrile (C2H3CN) they would have similar elasticity as a normal lipid bilayer in aqueous solution. The possibility of azotosomes further ignited discussions about the limits of life. Two years after the original prediction, scientists impressively detected acrylonitrile on Titan using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Since abiotic and biological normal membranes and micelles are formed via spontaneous self-assembly processes driven by favorable thermodynamics. The scientists investigated if the proposed azotosome membrane too remained similarly viable to thermodynamic grounds. For this, Sandström et al. presented estimates to the kinetic persistence of azotosomes using quantum chemical calculations and then addressed their associations for hypothetical exobiology under strict thermodynamic conditions on Titan.

Quantum chemical predictions on membrane stability. The relative free energy of the azotosome and acrylonitrile ice. Quantum mechanical calculations predict that the azotosome is not a thermodynamically viable candidate for self-assembly of cell-like membranes on Titan. The necessary building block acrylonitrile will preferentially form the molecular ice. Crystal symmetries of the considered phases are shown within parenthesis. Credit: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax0272

In the "lipid world" or "cells-first" hypothesis, abiotic formation of membranes contributed to the emergence of life where lipids in water spontaneously self-assembled to form supra-molecular structures such as membranes and micelles, above a critical concentration. During self-assembly of azotosomes on Titan, the envisioned structures will need to be kinetically persistent and thermodynamically lower in energy than the corresponding molecular crystal (molecular ice). The research team used crystalline molecular ice as a contender for acrylonitrile self-assembly.

Sandström et al. applied quantum mechanics in the form of dispersion corrected density functional theory (DFT) to calculate the energy of the four phases of acrylonitrile ice corresponding with experimental diffraction data. The DFT calculations confirmed the absence of imaginary phonon modes, to ensure dynamic stability of the structure, which they additionally confirmed using DFT-based quantum molecular dynamics simulations in liquid methane at 90 K. The calculations accounted for thermal and entropic events on Titan surface-relevant conditions while considering the dispersion interaction with the surrounding methane environment.

The problem of thermodynamics for life's origin is not unique to Titan the Gibbs energy requirements for macromolecular formation are reduced on surfaces where surface life forms a possible first step in life's evolution on Earth. The scientists limited their calculations to assess only acrylonitrile-based azotosome and their self-assembly under relevant conditions on Titan, and showed their sufficient kinetic stability for long-term persistence at 90 K. Hypothetical membrane structures made of larger molecules were considerably less kinetically stable.

The dynamic stability of the azotosome. Left: A snapshot of the solvated membrane from the ab initio simulation performed in CP2K. Right: Difference between the potential energy and the average potential energy of the azotosome in a 35 ps ab initio simulation of the 2 x 2 x 1 azotosome cell solvated by methane. Horizontal lines indicate the 1 kJ/mol acrylonitrile standard deviation. Credit: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax0272

The results did not conclusively outline a possible route of self-assembly for cryogenic operable membranes, Sandström et al. did not rule out the existence and relevance of other polarity-inverted membranes built from far more strongly interacting constituents within warmer hydrocarbon environments. In the absence of azotosomes or other cell membranes, it is unlikely for life-governing processes to occur under cryogenic conditions, although life on cold hydrocarbon worlds such as Titan would not necessarily require cell membranes either. The scientists further indicate that any hypothetical life-bearing macromolecule or crucial machinery of a life form on Titan will only exist in the solid state and never risk destruction by dissolution.

Structure of the acrylonitrile-based membrane following optimization in vacuum at the PBE-D3 level of theory. The optimization of the membrane structure was done using an energy cutoff 700 eV and a 9x9x1 k-point mesh. The energy of the membrane relative to the Pna21 phase of the acrylonitrile ice is given in the figure in kJ/mol acrylonitrile. Credit: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aax0272

The question remains if these biomolecules would benefit from a cell membrane. Due to low temperature conditions on Titan, biological macromolecules may rely on the diffusion of small energetic molecules such as hydrogen, acetylene or hydrogen cyanide for growth and replication. A membrane could hinder such benefits of diffusion. Similarly, a membrane can hinder the removal of waste products of metabolism including methane and nitrogen. Conversely, it is also possible for a hypothetical cell membrane to protect against harmful chemicals on Titan. However, the narrower energetic range calculated for thermally driven reaction pathways on Titan indicate that only fewer options may damage macromolecules on Titan compared to Earth.

In this way, azotosomes proposed to allow cryogenically operable membranes in liquid methane, pose an intriguing challenge to the principal understanding of biology. The molecule has highlighted the importance of following up properties of predicted molecules in computational astrobiology, to identify their plausible formation routes whenever possible. It is still exceedingly difficult to arrive at specific predictions of chemistry to support biological processes that occur under stringent, thermodynamic environmental constraints on worlds such as Titan. As the molecule of interest grows in complexity, the challenge to reliably model their properties and routes of formation (kinetics and thermodynamics) can become exceedingly difficult.

H. Sandström and M. Rahm calculated that azotosome membranes may be kinetically persistent, although the structure may not be thermodynamically feasible—preventing their self-assembly (unlike lipid bilayers in liquid water). They argue that cell membranes are unlikely to form on Titan's anhydrous and low-temperature environments. While it is possible to experimentally test computational predictions on the existence or nonexistence of azotosome membranes, speculations on the factual environmental limits of prebiotic chemistry and biology remain speculations. The research team suggest careful computational exploration of proposed prebiotic and biological structures and processes, and their plausibility to guide future in situ sampling of the surface chemistry of Titan.

Paul Voosen. NASA to fly drone on Titan, Elm (2019). DOI: 10.1126/science.365.6448.15-a

Jack W. Szostak et al. Synthesizing life, Təbiət (2002). DOI: 10.1038/35053176


Radar Astronomy Used to Research Titan

Thirty years ago last spring, researchers slewed the metal skeleton of a giant dish antenna toward a spot in the sky and beamed a pulse of radar energy across tens of millions of miles of space.

Thirty years ago last spring, researchers slewed the metal skeleton of a giant dish antenna toward a spot in the sky and beamed a pulse of radar energy across tens of millions of miles of space.

Some five minutes later, a faint echo of that signal was received by a second antenna, several miles to the north in California's Mojave Desert. The experiment had captured the first radar echo bounced off another planet, Venus.

In 1991, researchers are using a similar technique to bounce signals off of Saturn's moon Titan, hundreds of millions of miles distant in the outer solar system. By snagging an elusive echo from the surface of Titan -- shrouded by a dense atmosphere boasting organic chemicals possibly like those that led to life on the Earth -- they may be able to tell if Titan is partially covered by oceans of ethane, as many scientists believe.

Those experiments -- in 1961 and 1991 -- represent the earliest attempts and most sophisticated recent efforts in the field of ground-based planetary radar.

A symposium marking the 30th anniversary of the technique is being held October 2 at the California Institute of Technology in Pasadena, California, sponsored by NASA's Jet Propulsion Laboratory.

"Radar astronomy was the godfather of the planetary space program," said Dr. Nicholas Renzetti, manager of JPL's Telecommunications and Data Acquisition Science Office and organizer of the Caltech symposium.

Although such radar experiments can provide nowhere near the detailed data on planets sent back by exploration spacecraft, the ground-based technique offers one approach for scientists when no spacecraft is available.

By counting how long the radar signal took to return from Venus in the 1961 tests at JPL's Deep Space Network at Goldstone, California, researchers were able to measure precisely the distance between Earth and Venus. That in turn offered the best-ever estimate of the astronomical unit, or AU -- the standard unit of astronomical measure based on the distance between Earth and the Sun.

Researchers also found that Venus -- cloaked by perpetual clouds -- rotates in a retrograde direction about once every eight months. That fact was confirmed the next year when JPL's Mariner 2 made the first flyby of Venus in August 1962.

In later years, researchers at other institutions used various other dish antennas around the world to conduct radar studies, among them Lincoln Laboratory in Massachusetts, Jodrell Bank at Manchester in the United Kingdom, and various sites in the Soviet Union.

The largest such dish on Earth -- the Arecibo Observatory in Puerto Rico -- was used by scientists to map the terrain of Mercury, Venus and Mars.

Planets have not been the only targets for radar studies. Using the giant Arecibo dish, researchers have bounced radar off of asteroids to help determine their orbits -- and, in some cases, even their spin rates. Radar was also used to show for the first time that comets have a solid nucleus.

Today the most sensitive radar studies are made not with a single dish antenna but with a network of such antennas arrayed together. In many current experiments, scientists beam a radar signal into space from JPL's Goldstone site in the California desert and receive the bounce hundreds of miles away at the National Radio Astronomy Observatory's Very Large Array in Socorro, New Mexico.

That technique is currently being used by researchers in an attempt to resolve some of the surface features of Saturn's moon Titan. Masked by an opaque haze and orbiting the Sun a billion miles from Earth, Titan appears featureless to telescopes on Earth. Even the instruments of JPL's Voyager spacecraft provided only limited information on the moon during their flybys in 1980 and 1981.

Contrasts in "brightness" of radar echoes received in June 1989 suggest that continents or some similar features may exist in the oceans of ethane that scientists believe may cover the surface of Titan. Although Titan's environment is not hospitable to human-type life, its atmosphere appears rich in organic chemicals like those that led to life on Earth. Scientists are particularly interested in studying Titan to understand better conditions on the early Earth.

Titan and its parent planet, Saturn, will be the destination of Cassini, a NASA mission with the European Space Agency to be launched in the mid-1990s. Clues from ground-based radar studies may help to shape the investigations that the Cassini spacecraft will carry out.

Speakers at the Pasadena symposium will include:

-- Prof. Solomon W. Golomb, University of Southern California, "The First Touch of Venus"

-- Dr. Donald B. Campbell, Cornell University, "The Exploration of Venus by Radar"

-- Dr. John K. Harmon, Arecibo Observatory, Puerto Rico, "Radar Observations of Mars and Mercury"

-- Dr. Steven J. Ostro, JPL/Caltech, "Asteroid Radar Astronomy"

-- Prof. Von R. Eshelman, Center for Radar Astronomy, Stanford University, "Early Radar Astronomy at Stanford"

-- Prof. Duane O. Muhleman, Caltech, "Goldstone-Very Large Array Observations of Titan."

JPL's ground-based radar studies are sponsored by NASA's Office of Space Science and Applications with support from the Office of Space Operations.


Earth's Asphalt Lakes Hint at Possibility of Life on Titan

A lake of asphalt may be the closest thing on Earth to thehydrocarbon seas on Saturn's moon Titan, and it isapparently teeming with microbial life.

Notonly could these findings help in the searchfor aliens in our own solar system, but they could provide insight into theevolution of life on this planet.

The largest naturally occurring asphaltlake on Earth is Pitch Lake on the Caribbeanisland of Trinidad, where black goo oozes across roughly 114 acres, anarea slightly larger than that covered by Vatican City. Brimming as it is with hot asphalt and bubbling with carbondioxide and hydrocarbon gases, Pitch Lake hardly seems fit for life.

However,scientists now find eachgram of sticky black goo in Pitch Lake can harbor up to 10 million microbes, includingbacteria as well as other single-celled organisms known as archaea.This life, which dwells in asphalt ranging between 90 to 132 degrees F(32 to 56 degrees C), apparently feeds offhydrocarbons. Instead of breathing oxygen, it respires with the aid ofmetals ? perhaps iron or manganese.

Theresearchers collected six samples from the lake. "Thetar itself sticks to everything ? imagine really smelly molasses," saidresearcher Steven Hallam, a microbial systemsecologist at the University of British Columbia in Vancouver.

Each sample contained a distinct microbial population. Most of thebacteria appear related to ones found in oxygen-depleted sediments, methaneseeps or oil reservoirs. However, some of the archaeathey saw "fall far enough away from known groups as to represent novellineages," Hallam said.

Water levels in the asphalt arelow, at or below thereported threshold for life on Earth, so the life the researchers found in thelake might be constrained to watery pockets within the surrounding asphalt,similar to what is seen bound in frozen lakes and glaciers in the McMurdoDry Valleys in Antarctica. Bu faktdır ki E. coli gut bacteria cangenerate most of their own water and that fungus found in kerosene can extractwater from light hydrocarbons could point to how life can survive even whenlittle to no liquid water is available.

Aside from the very cold surface conditionson Titan,the environmental conditions within Pitch Lake are one of the closest copycatsfor that moon that we can find on our planet. The discovery of a broadspectrum of microbes in this lake enhances the possibility for life in Titan?shydrocarbon seas, researchers said. Some of Titan's hydrocarbon reservoirsmight be heated from below, providing energy that potentially enhances the possibility of at least the precursor molecules for life.

"An obvious future step is to look at the adaptationmechanisms of these microbes and how they manage to make a living in PitchLake, which will give us also some idea of possible adaptation mechanisms forputative extraterrestrial life on Titan," said researcher Dirk Schulze-Makuch, an astrobiologist atWashington State University who also is involved in this project.

Theprospect of life on Titan is exciting "becauseif we find life there, it most likely would be of a separate origin, which wouldgreatly inform us how diverse life truly can be and would also greatly increasethe chances of finding life outside of our solar system," Schulze-Makuch added.

Future research could tease out the genes these microbes rely onto live off the hydrocarbons and metal in this asphalt. Doing so could shedlight on potential alien life, and even lead to new life-detection tests thatlook for a broader array of biomarkers.

This research also could be useful in the quest to make energysources on Earth less polluting. Hallam saidtheir study could lead to ways "to manufacture microbial treatment systemsfor cleaner fuel processing or the development of harvesting approaches thatfocus on the recovery of natural gas, a by-product of oil degradation."

Microbial life had earlier been detected in the La Brea TarPits in Los Angeles, although that research "was more focused on thebiodegradation properties and biotechnological aspects of the system," Hallam noted. Also, while the bacteria in Pitch Lake and LaBrea have similarities, the archaea populations atPitch Lake appear more diverse.

Such research into asphalt lakes on Earth doesn't only give hintsas to what life might be elsewhere in the universe, but also what it might havebeen like in the ancient past on our planet before it adapted to oxygen. "It's primordialin that sense," Hallam said.

The scientists note this miniature version of Titan on Earth is shrinkingdue in part to asphalt mining for road-paving operations. "It is adelicate balance between the need to conserve such an interesting naturallaboratory and the economic development of the island," Hallam added. "It would be something if there were away to promote ecotourism to the site."

The scientists have submitted their findingsto the journal Astrobiology.


Videoya baxın: Titan Gel Gold Special Penis Enlargement Gel 50ml (Dekabr 2021).