Arizona ülikoolist
Arizona ülikooli meeskond teatas esimestest eksperimentaalsetest tõenditest, kuidas atmosfääri lämmastikku saab orgaanilistesse makromolekulidesse sisse viia. Leiust nähtub, milliseid orgaanilisi molekule võib leida Satanni kuul Titanil, mis teadlaste arvates on maaelueelse keemia mudeliks.
Maa ja Titan on ainsad teadaolevad planeedisuurused kehad, kus on paks, valdavalt lämmastiku atmosfäär, ütles Hiroshi Imanaka, kes viis uuringu läbi UA keemia- ja biokeemiaosakonna liigena.
Imanaka ütles, et see, kuidas keerulised orgaanilised molekulid lämmastikuga muutuvad, näiteks Maakera või Titani atmosfääris, on suur mõistatus.
"Titan on nii huvitav, et selle lämmastikus domineeriv atmosfäär ja orgaaniline keemia võivad anda meile aimduse meie maakera elu päritolust," ütles Imanaka, nüüd AÜ Kuu- ja Planeedilabori laboratooriumi abiteadlane. "Lämmastik on oluline element elus."
Kuid mitte ükski lämmastik ei tee seda. Gaasilämmastik tuleb muuta keemiliselt aktiivsemaks lämmastikuvormiks, mis võib juhtida bioloogiliste süsteemide aluseks olevaid reaktsioone.
Imanaka ja Mark Smith muutsid lämmastiku-metaani gaasisegu, mis sarnanes Titani atmosfääriga, lämmastikku sisaldavate orgaaniliste molekulide kogumiks, kiiritades gaasi suure energiaga UV-kiirtega. Labori sisseseade oli kavandatud matkima, kuidas päikesekiirgus mõjutab Titani atmosfääri.
Enamik lämmastikku liikus otse tahketesse ühenditesse, mitte aga gaasilistesse ühenditesse, ütles AÜ professor ning keemia- ja biokeemia juhataja Smith. Varasemad mudelid ennustasid, et lämmastik liigub pikema astmelise protsessi käigus gaasilistest ühenditest tahketeks.
Titan näib oranži värvi, kuna planeeti ümbritseb orgaaniliste molekulide sudu. Suitsus olevad osakesed settivad lõpuks pinnale ja võivad kokku puutuda tingimustega, mis võivad elu luua, ütles Imanaka, kes on ka Californias Mountain View'is asuva SETI instituudi peauurija.
Teadlased aga ei tea, kas Titani suduosakesed sisaldavad lämmastikku. Kui osa osakesi on samad lämmastikku sisaldavad orgaanilised molekulid, mille UA meeskond laboris lõi, on elu soodustavad tingimused tõenäolisemad, ütles Smith.
Sellised laboratoorsed vaatlused näitavad, milliseid järgmisi kosmosemissioone tuleks otsida ja milliseid vahendeid tuleks otsingu hõlbustamiseks välja töötada, ütles Smith.
Imanaka ja Smithi raamat „Lämmastikuga küllastunud orgaaniliste aerosoolide moodustumine Titani atmosfääri atmosfääris” on kavas avaldada 28. juuni nädalal Rahvusliku Teaduste Akadeemia ajakirjade veebiväljaandes NASA. NASA eraldas uuringutele raha.
UA teadlased soovisid simuleerida tingimusi Titani õhukeses ülemises atmosfääris, sest Cassini missiooni tulemused näitasid atmosfääri tabanud äärmuslikku ultraviolettkiirgust, mis tekitas keerukaid orgaanilisi molekule.
Seetõttu kasutasid Imanaka ja Smith täpsemat valgusallikat Lawrence Berkeley riikliku labori sünkrotonis Californias Berkeleys, et tulistada suure energiatarbega ultraviolettvalgust roostevabast terasest silindrisse, mis sisaldab lämmastiku ja metaani gaasi väga madalal rõhul.
Teadlased kasutasid kiirgusest põhjustatud kemikaalide analüüsimiseks massispektromeetrit.
Ehkki see kõlab lihtsalt, on eksperimentaalseadmete seadistamine keeruline. UV-valgus ise peab gaasikambrisse jõudma läbi terve rea vaakumkambrite.
Paljud teadlased soovivad kasutada täpsemat valgusallikat, seega on konkurents aja pärast instrumendil tihe. Imanakale ja Smithile eraldati üks või kaks ajapilu aastas, kumbki kestis kaheksa tundi päevas vaid viis kuni 10 päeva.
Imanaka ja Smith pidid iga ajapilu jaoks pakkima kõik katseseadmed kaubikusse, sõitma Berkeley poole, seadma delikaatsed seadmed ja alustama intensiivseks katseseeriaks. Mõnikord töötasid nad rohkem kui 48 tundi sirgjooneliselt, et täiustatud valgusallikal maksimaalselt ära kasutada. Kõigi vajalike katsete lõpuleviimine võttis aastaid.
See oli närvesööv, ütles Imanaka: "Kui meil jääb puudu vaid ühest kruvist, segab see meie valgusaega."
Alguses analüüsis ta ainult ballooni gaase. Kuid ta ei tuvastanud lämmastikku sisaldavaid orgaanilisi ühendeid.
Imanaka ja Smith arvasid, et eksperimentaalses ülesehituses oli midagi valesti, nii et nad keerutasid süsteemi. Kuid ikkagi lämmastikku pole.
"See oli üsna mõistatus," ütles paberi esimene autor Imanaka. "Kuhu lämmastik läks?"
Lõpuks kogusid kaks teadlast silindriseinale kogunenud pruuni tuha tükid ja analüüsisid seda Imanaka nimega "kõige keerukama massispektromeetri tehnikaks".
Imanaka ütles: "Siis leidsin lõpuks lämmastiku!"
Imanaka ja Smith kahtlustavad, et sellised ühendid moodustuvad Titani ülemises atmosfääris ja langevad lõpuks Titani pinnale. Pinnal olles annavad nad oma panuse keskkonda, mis soodustab elu arengut.
