NASA-wetenschappers hebben definitief de chemische acrylonitril ontdekt in de atmosfeer van Saturnusmaan Titan, een plek die wetenschappers al lang intrigeert die de chemische voorlopers van het leven onderzoeken.

Op aarde, acrylonitril, ook bekend als vinylcyanide, is nuttig bij de vervaardiging van kunststoffen. Onder de barre omstandigheden van de grootste maan van Saturnus, deze chemische stof wordt verondersteld in staat te zijn om stabiele, flexibele structuren vergelijkbaar met celmembranen. Andere onderzoekers hebben eerder gesuggereerd dat acrylonitril een ingrediënt is van de atmosfeer van Titan, maar ze rapporteerden geen ondubbelzinnige detectie van de chemische stof in het mengelmoes van organische, of koolstofrijk, moleculen die daar worden gevonden.

Nutsvoorzieningen, NASA-onderzoekers hebben de chemische vingerafdruk van acrylonitril geïdentificeerd in Titan-gegevens die zijn verzameld door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili. Het team vond grote hoeveelheden van de chemische stof op Titan, hoogstwaarschijnlijk in de stratosfeer - het wazige deel van de atmosfeer dat deze maan zijn bruinoranje kleur geeft.

"We hebben overtuigend bewijs gevonden dat acrylonitril aanwezig is in de atmosfeer van Titan, en we denken dat een aanzienlijke voorraad van deze grondstof de oppervlakte bereikt, " zei Maureen Palmer, een onderzoeker bij het Goddard Center for Astrobiology bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en hoofdauteur van een 28 juli, 2017, papier in wetenschappelijke vooruitgang .

De cellen van de planten en dieren op aarde zouden het niet goed houden op Titan, waar oppervlaktetemperaturen gemiddeld minus 290 graden Fahrenheit (min 179 graden Celsius), en meren vol met vloeibaar methaan.

in 2015, universiteitswetenschappers hebben de vraag aangepakt of organische moleculen die waarschijnlijk op Titan zouden kunnen zijn, onder zulke onherbergzame omstandigheden, vormen structuren die lijken op de lipide dubbellagen van levende cellen op aarde. Dun en flexibel, de lipide dubbellaag is het hoofdbestanddeel van het celmembraan, die de binnenkant van een cel scheidt van de buitenwereld. Dit team identificeerde acrylonitril als de beste kandidaat.

Die onderzoekers stelden voor dat acrylonitrilmoleculen zouden kunnen samenkomen als een vel materiaal dat lijkt op een celmembraan. Het blad kan een holte vormen, microscopisch kleine bol die ze een 'azotosoom' noemden. Deze bol zou kunnen dienen als een kleine opslag- en transportcontainer, net als de bollen die lipide dubbellagen kunnen vormen.

"Het vermogen om een ​​stabiel membraan te vormen om de interne omgeving van de externe te scheiden, is belangrijk omdat het een middel biedt om chemicaliën lang genoeg te bevatten om ze te laten interageren, " zei Michaël mama, directeur van het Goddard Centrum voor Astrobiologie, die wordt gefinancierd door het NASA Astrobiology Institute. "Als membraanachtige structuren zouden kunnen worden gevormd door vinylcyanide, het zou een belangrijke stap zijn op de weg naar leven op Saturnusmaan Titan."

Het Goddard-team heeft vastgesteld dat acrylonitril overvloedig aanwezig is in de atmosfeer van Titan, aanwezig in concentraties tot 2,8 delen per miljard. De chemische stof komt waarschijnlijk het meest voor in de stratosfeer, op een hoogte van ten minste 125 mijl (200 kilometer). Eventueel, acrylonitril vindt zijn weg naar de koude lagere atmosfeer, waar het condenseert en op het oppervlak regent.

De onderzoekers berekenden hoeveel materiaal er in Ligeia Mare zou kunnen worden gedeponeerd, Het op een na grootste meer van Titan, die ongeveer hetzelfde oppervlak beslaat als het Huronmeer en het Michiganmeer op aarde samen. Gedurende de levensduur van Titan, het team schatte, Ligeia Mare had genoeg acrylonitril kunnen verzamelen om ongeveer 10 miljoen azotosomen per milliliter te vormen, of kwart theelepel, van vloeistof. Dat is vergeleken met ongeveer een miljoen bacteriën per milliliter oceaanwater aan de kust op aarde.

De sleutel tot het detecteren van Titan's acrylonitril was het combineren van 11 datasets met hoge resolutie van ALMA. Het team haalde ze uit een archief met waarnemingen die oorspronkelijk bedoeld waren om de hoeveelheid licht te kalibreren die door de telescooparray wordt ontvangen.

In de gecombineerde dataset Palmer and her colleagues identified three spectral lines that match the acrylonitrile fingerprint. This finding comes a decade after other researchers inferred the presence of acrylonitrile from observations made by the mass spectrometer on NASA's Cassini spacecraft.

"The detection of this elusive, astrobiologically relevant chemical is exciting for scientists who are eager to determine if life could develop on icy worlds such as Titan, " said Goddard scientist Martin Cordiner, senior author on the paper. "This finding adds an important piece to our understanding of the chemical complexity of the solar system."