เคมีบนไททันสามารถวางรากฐานสำหรับชีวิต

ภาพนี้แสดงไททันในความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด ภาพนี้ถ่ายโดยระบบย่อยวิทยาศาสตร์การถ่ายภาพของ Cassini เมื่อวันที่ 26 ต.ค. 2547 และสร้างขึ้นจากภาพสี่ภาพที่ได้จากฟิลเตอร์สีต่างๆ (เครดิตรูปภาพ: NASA/JPL/สถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศ)

ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ไททัน อาจมีเคมีประเภทหนึ่งที่สามารถนำไปสู่ชีวิตได้ในที่สุด แม้ว่าจะไม่มีน้ำก็ตาม ผลการศึกษาใหม่พบว่า

ไททันมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ ทำให้เป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ที่รู้จักกันดีกว่า 60 ดวงที่โคจรรอบดาวเสาร์ พื้นผิวของดวงจันทร์ปกคลุมไปด้วยแม่น้ำ ทะเลสาบ และมหาสมุทรที่มีก๊าซมีเทน ซึ่งฝนก็ตกจากท้องฟ้าเช่นกัน วัฏจักรก๊าซมีเทนนี้ คล้ายกับวัฏจักรของน้ำของโลก สามารถทำให้ไททันดูเหมือนเป็นสถานที่ที่คุ้นเคยและเป็นมนุษย์ต่างดาว

ตอนนี้ โดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ กลุ่มนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าสารเคมีบนพื้นผิวของไททันสามารถวางรากฐานสำหรับการก่อตัวของชีวิต ในบรรยากาศที่หนาวเย็นของไททัน ส่วนผสมนี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาเคมี และอาจดูดซับพลังงานจากแสงแดด แม้กระทั่งผ่านเมฆหนาของไททัน [ ภาพถ่ายดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ ]

โลกมนุษย์ต่างดาว

แม้ว่าโลกและไททันจะมีความแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ไททันนั้นเย็นกว่ามาก มีออกซิเจนต่ำ และขาดน้ำผิวดิน — ไททันมีพื้นผิว ความกดอากาศใกล้เคียงกับโลก และเป็นสถานที่แห่งเดียวในระบบสุริยะ ยกเว้นโลกที่น้ำฝนกัดเซาะภูมิทัศน์

บนโลก น้ำไหลเป็นวัฏจักร ฝนตกจากท้องฟ้า ไหลลงมาจากแม่น้ำและลำธารสู่มหาสมุทรและทะเลสาบ และระเหยไปภายใต้แสงแดดเป็นหมอก ก่อตัวเป็นเมฆที่ตกลงมาในที่สุด โพรบที่ส่งไปยังไททันได้เปิดเผยว่ามีเทนไหลในวัฏจักรของแม่น้ำ ทะเลสาบ และเมฆที่คล้ายคลึงกันเหนือเปลือกน้ำแข็ง

วัฏจักรของก๊าซมีเทน อากาศที่หนาวเย็น และการขาดน้ำของเหลวบนพื้นผิวของไททัน ทำให้มันเป็นหน้าต่างที่บ่งบอกว่าชีวิตจะเป็นอย่างไรในโลกที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง และยังคล้ายกับโลกในบางส่วนอีกด้วย ในรายงานการวิจัยฉบับใหม่ Jonathan Lunine นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ Cornell University ในเมือง Ithaca รัฐนิวยอร์ก และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ตรวจสอบว่าเคมีพรีไบโอติกชนิดใด ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่อาจนำไปสู่ชีวิต อาจเหมือนในโลกที่เหมือนไททัน

นักวิทยาศาสตร์ได้มุ่งความสนใจไปที่สารเคมีที่เรียกว่าไฮโดรเจนไซยาไนด์ ซึ่งงานวิจัยก่อนหน้านี้ได้เสนอแนะว่าอาจเป็นศูนย์กลางของการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก นักวิจัย กล่าวว่า. (ไซยาไนด์คือโมเลกุลใดๆ ที่มีหมู่ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและอะตอมของไนโตรเจนรวมกัน ไฮโดรเจนไซยาไนด์ประกอบด้วยไฮโดรเจน คาร์บอน และไนโตรเจน ทั้งหมดเชื่อมโยงกันเป็นแถว โดยทั่วไปแล้วไซยาไนด์จะมีพิษร้ายแรงมาก)

ไฮโดรเจนไซยาไนด์สามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของกรดอะมิโนและกรดนิวคลีอิก ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโมเลกุลสำคัญของชีวิตบนโลก เช่น โปรตีนและดีเอ็นเอ งานก่อนหน้าพบว่าไฮโดรเจนไซยาไนด์เป็นโมเลกุลที่มีไฮโดรเจนมากที่สุดในชั้นบรรยากาศของไททัน

สารตั้งต้นของชีวิต

การทดลองก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าโมเลกุลของไฮโดรเจนไซยาไนด์มักจะเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างสารประกอบที่เรียกว่าโพลิไอมีน ตอนนี้ แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของทีมวิจัยแสดงให้เห็นว่าพอลิไอมีนมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ ซึ่งอาจสนับสนุนเคมีพรีไบโอติกในอุณหภูมิที่เย็นจัดเป็นพิเศษที่พบในไททัน

นักวิทยาศาสตร์พบว่าโพลิไอมีนสามารถดูดซับแสงในสเปกตรัมกว้าง ซึ่งรวมถึงความยาวคลื่นที่สามารถทะลุผ่านบรรยากาศหมอกควันของไททันได้ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ามันสามารถดูดซับพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่พอลิไอมีนสามารถใช้ในปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิวของไททันได้

นอกจากนี้ Polyimine ยังมีกระดูกสันหลังที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้โครงสร้างต่างๆ ได้หลายแบบ ตั้งแต่แผ่นไปจนถึงรูปทรงที่ขดมากขึ้น นักวิจัยแนะนำว่าโครงสร้างเหล่านี้บางส่วนอาจทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเร่งปฏิกิริยาเคมีพรีไบโอติก นอกจากนี้ รูปร่างอื่น ๆ สามารถโต้ตอบเพื่อสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งสามารถโฮสต์เคมีพรีไบโอติกได้ ตัวอย่างเช่น อาจเกิดกองแผ่นที่มีรูพรุน ในทางกลับกัน แผ่นกระดาษเหล่านี้สามารถรองรับปฏิกิริยาเคมีที่ละเอียดอ่อนในตัวพวกมัน และปล่อยให้โมเลกุลลอยเข้าและออกได้ นักวิจัยกล่าว

'เราไม่ได้บอกว่าเราสร้างชีวิตไททันในคอมพิวเตอร์ หรือแม้แต่โครงสร้างที่อาจมีชีวิตอยู่บนไททัน' ลูนีนบอกกับ guesswhozoo.com เรากำลังบอกว่าขั้นตอนแรกๆ ไปสู่โครงสร้าง การเร่งปฏิกิริยา และการดูดซับพลังงานอาจเป็นไปได้บนไททันด้วยโพลีเมอร์เช่นเดียวกับที่เราจำลองขึ้น

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าโพลิไอมีนอาจมีอยู่บนไททันและอาจหนีการตรวจพบได้ เนื่องจากบรรยากาศที่มืดมัวของไททันจะทำให้ระบุได้ยาก พวกเขาเสริมว่าภารกิจในอนาคตของไททันสามารถออกแบบเพื่อค้นหาโพลิไอมีนและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับชีวเคมีที่อาจแปลกใหม่

'เราต้องกลับไปที่ไททันและวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นผิวและค้นหาโพลีเมอร์' Lunine กล่าว

นักวิทยาศาสตร์ให้รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาทางออนไลน์ในวันที่ 4 กรกฎาคมในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences

ติดตาม Charles Q. Choi บน Twitter @cqchoi . ตามเรามา @Spacedotcom , Facebook และ Google+ . บทความต้นฉบับเกี่ยวกับ guesswhozoo.com .