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Titan scheint die ganze Zeit der Erde ähnlicher zu sein, und ein neues Verständnis der verschwommenen Atmosphäre von Titan könnte Hinweise auf die Entwicklung der frühen atmosphärischen Umgebung der Erde und die Entwicklung des Lebens auf unserem Heimatplaneten geben. Forscher haben eine Reihe chemischer Reaktionen auf dem größten Saturnmond entdeckt, die die Mondoberfläche vor ultravioletter Strahlung schützen können, ähnlich wie die Ozonschicht der Erde. Die Reaktionen können auch für die Bildung der großen organischen Moleküle verantwortlich sein, aus denen die dicke und trübe orangefarbene Atmosphäre des Mondes besteht.
Wissenschaftler haben seit langem verstanden, dass Sonnenlicht hoch in der Titanatmosphäre Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt. Diese Elemente reagieren mit Stickstoff und anderen Bestandteilen, um einen dicken Nebel komplexer Kohlenwasserstoffe zu bilden, der den Mond vollständig umhüllt.
In letzter Zeit wurde jedoch die Rolle von Polyinen bei der chemischen Entwicklung der Titanatmosphäre intensiv erforscht und diskutiert. Polyine sind eine Gruppe organischer Verbindungen mit alternierenden Einfach- und Dreifachbindungen, wie Diacetylen (HCCCCH) und Triacetylen (HCCCCCCH). Es wird angenommen, dass diese Polyine in planetaren Umgebungen als UV-Strahlenschutz dienen und als präbiotisches Ozon wirken könnten. Dies wäre wichtig für jedes Leben, das versucht, sich auf Titan zu bilden.
„Selbst wenn Sie biologisch wichtige Moleküle bilden (über andere Reaktionen) und es kein Ozon oder eine ozonähnliche Schicht gibt, werden diese Moleküle die raue Strahlungsumgebung nicht immer überleben“, sagte Ralf Kaiser, leitender Wissenschaftler der Studie.
Die zugrunde liegenden chemischen Prozesse, die die Bildung von Polyinen initiieren und das Wachstum von Polyinen kontrollieren, sind jedoch noch nicht verstanden.
Kaiser und seine Kollegen untersuchten die Bildung von Triacetylen und größeren organischen Molekülen im Labor und in Computersimulationen. Sie fanden heraus, dass Triacetylen durch Kollisionen zwischen zwei kleinen Molekülen in einer Reaktion gebildet werden kann, die unter den kalten Bedingungen in der Atmosphäre von Titan leicht initiiert werden kann.
Die Autoren schlagen vor, dass Triacetylen, ein organisches Molekül, das als Schutzschild für ultraviolette Strahlung wirken könnte, als Baustein für die Bildung komplexer Moleküle in der Titanatmosphäre dienen könnte.
„Die gegenwärtigen Experimente werden nur mit Molekülen durchgeführt, die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten“, sagte Kaiser gegenüber Universe Today. „Um die Entstehung astrobiologisch wichtiger Moleküle auf Titan zu untersuchen, müssen wir auch Sauerstoff und Stickstoff ‚hinzufügen‘.“ Kaiser sagte, sie planen, diese Art von Experimenten noch in diesem Jahr durchzuführen.
Das Team sagte, dass sie hoffen, dass ihre kombinierte experimentelle, theoretische und modellierende Studie als Vorlage dienen und die dringend benötigte, sukzessive Untersuchung der Chemie des umgebenden Titans auslösen wird, damit ein vollständigeres Bild der Prozesse erhalten wird, die an der chemischen Verarbeitung der Mondatmosphäre beteiligt sind wird auftauchen.
Titelbildunterschrift:Entscheidende Bausteine in den organischen Dunstschichten von Titan und möglicherweise der frühen Erde stammen aus chemischen Reaktionen. Bildnachweis mit freundlicher Genehmigung von NASA-JPL, Dr. Xibin Gu und Reaction Dynamics Group, University of Hawaii
Quelle: PNAS