Az arizonai egyetemen
Az első kísérleti bizonyítékokat, amelyek megmutatják, hogyan lehet a légköri nitrogént beépíteni a szerves makromolekulákba, az arizonai egyetemi csapat jelentette. A felfedezés azt jelzi, hogy milyen szerves molekulák találhatók a Titánon, a Szaturnusz holdján, amelyek szerint a tudósok modellként szolgálnak az élet előtti Föld kémiájára.
A föld és a titán az egyetlen ismert bolygóméretű test, amelynek vastag, túlnyomóan nitrogén atmoszférája van - mondta Hiroshi Imanaka, aki a kutatást az UA kémiai és biokémiai osztályának tagjaként végezte.
Nagyon rejtély az, hogy az összetett szerves molekulák nitrogénné válnak olyan helyzetekben, mint a korai Föld vagy a Titán légköre - mondta Imanaka.
"A Titan annyira érdekes, mert nitrogéntartalmú légköre és szerves kémiája nyomot adhat nekünk a Földön élő élet eredetéhez" - mondta Imanaka, az Egyesült Arab Emírségek Hold- és bolygólaboratóriumának asszisztens kutatója. "A nitrogén az élet nélkülözhetetlen eleme."
Ugyanakkor nem csak nitrogén fog megtenni. A nitrogén gázt kémiailag aktívabb nitrogén formává kell átalakítani, amely képes irányítani a biológiai rendszerek alapját képező reakciókat.
Imanaka és Mark Smith a Titán atmoszférájához hasonló nitrogén-metán gázkeveréket nitrogéntartalmú szerves molekulák gyűjteményé alakították át azáltal, hogy a gázt nagy energiájú UV-sugarakkal besugározták. A laboratóriumi berendezést úgy tervezték, hogy utánozza a napsugárzásnak a Titán légkörét.
A nitrogén nagy része közvetlenül szilárd vegyületekbe mozog, nem pedig gáznemű - mondta Smith, az Egyesült Arab Emírségek professzora és a kémia és biokémia vezetője. A korábbi modellek azt jósolták, hogy a nitrogén a gáznemű vegyületekről szilárdokra mozog egy hosszabb lépésenkénti folyamatban.
A Titan narancssárga színű, mert egy szerves molekulák szmogja veszi körül a bolygót. A szmog részecskéi végül lerakódnak a felszínre, és olyan körülményeknek lehetnek kitéve, amelyek életet teremthetnek - mondta Imanaka, aki a kaliforniai Mountain View-i SETI Intézet vezető kutatója.
A tudósok azonban nem tudják, vajon a Titán szmogrészecskék tartalmaznak-e nitrogént. Ha néhány részecske azonos nitrogéntartalmú szerves molekula, amelyet az UA csapata a laboratóriumban készített, akkor az élet elősegítő körülmények valószínűbbek, mondta Smith.
Az ilyen laboratóriumi megfigyelések jelzik, hogy mit kell keresni a következő űrmissziókban, és milyen eszközöket kell kidolgozni a kutatás elősegítéséhez - mondta Smith.
Imanaka és Smith „A nitrogéntartalmú szerves aeroszolok képződése a Titán felső atmoszférájában” című kiadványát a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratának korai online kiadásában, június 28-án, hetente jelenik meg. A NASA finanszírozást nyújtott a kutatáshoz.
Az Egyesült Arab Emírségek kutatói a Titán vékony felső atmoszférájának körülményeit szeretnék szimulálni, mivel a Cassini-misszió eredményei azt mutatták, hogy az atmoszférába ütköző „extrém UV” sugárzás komplex szerves molekulákat hozott létre.
Ezért Imanaka és Smith a fejlett fényforrást a Lawrence Berkeley National Laboratory laboratóriumi szinkrotonjában, Kaliforniában, Berkeley-ben használták, hogy nagy energiájú UV-fényt rozsdamentes acél hengerbe lőjenek, amely nitrogén- és metángázt tartalmaz nagyon alacsony nyomáson.
A kutatók tömegspektrométert használtak a sugárzásból származó vegyi anyagok elemzésére.
Bár egyszerű, bár hangzik, a kísérleti berendezés beállítása bonyolult. Maga az ultraibolya-fénynek át kell haladnia egy sor vákuumkamrán az úton a gázkamrába.
Sok kutató az Advanced fényforrást akarja használni, tehát a műszeren a verseny idő miatt heves. Imanakának és Smithnek évente egy vagy két időrést osztottak ki, amelyek mindegyike napi nyolc órán keresztül, mindössze öt és tíz napig tartott.
Imanakának és Smithnek minden egyes időrésnél csomagolnia kellett az összes kísérleti felszerelést egy furgonba, meghajtania Berkeley-be, felállítania az érzékeny felszerelést, és intenzív kísérleteket kellett indítania. Időnként több, mint 48 órát dolgoztak, hogy maximális időt vegyenek igénybe az Advanced fényforráson. Az összes szükséges kísérlet elvégzése évekbe telt.
Ideges volt, Imanaka azt mondta: "Ha csak egy csavar hiányzik, az összezavarja a sugárzási időnket."
Eleinte csak a palackból származó gázokat elemezte. De nem észlelt semmilyen nitrogéntartalmú szerves vegyületet.
Imanaka és Smith úgy gondolták, hogy van valami baj a kísérleti felépítésben, ezért megcsinálták a rendszert. De még mindig nincs nitrogén.
"Ez elég rejtély volt" - mondta Imanaka, a cikk első szerzője. - Hová ment a nitrogén?
Végül a két kutató összegyűjtötte a henger falán összegyűjtött barna szemét darabjait, majd azt az Imanaka úgynevezett elemzésével vizsgálta, hogy „a legkifinomultabb tömegspektrométer technika”.
Imanaka azt mondta: - Akkor végre megtaláltam a nitrogént!
Imanaka és Smith azt gyanítják, hogy az ilyen vegyületek a Titan felső atmoszférájában képződnek, és végül a Titan felszínére esnek. A felszínre kerülve hozzájárulnak egy olyan környezethez, amely elősegíti az élet fejlődését.
