Uit een onderzoek onder leiding van de westerse astrobioloog Catherine Neish blijkt dat de ondergrondse oceaan van Titan – de grootste maan van Saturnus – hoogstwaarschijnlijk een niet-bewoonbare omgeving is, wat betekent dat elke hoop op het vinden van leven in de ijzige wereld dood is.

Deze ontdekking betekent dat het veel minder waarschijnlijk is dat ruimtewetenschappers en astronauten ooit leven zullen vinden in de buitenste delen van het zonnestelsel, waar zich de vier 'gigantische' planeten bevinden:Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus.

"Helaas zullen we nu wat minder optimistisch moeten zijn bij het zoeken naar buitenaardse levensvormen binnen ons eigen zonnestelsel", zegt Neish, hoogleraar aardwetenschappen. "De wetenschappelijke gemeenschap is erg enthousiast over het vinden van leven in de ijzige werelden van het buitenste zonnestelsel, en deze bevinding suggereert dat dit wellicht minder waarschijnlijk is dan we eerder dachten."

De identificatie van leven in de buitenste delen van het zonnestelsel is een belangrijk interessegebied voor planetaire wetenschappers, astronomen en overheidsruimtevaartorganisaties zoals NASA, grotendeels omdat men denkt dat veel ijzige manen van de reuzenplaneten over grote ondergrondse oceanen met vloeibaar water beschikken. Er wordt bijvoorbeeld gedacht dat Titan een oceaan onder zijn ijskoude oppervlak heeft die meer dan twaalf keer zo groot is als de oceanen op aarde.

"Het leven zoals wij dat hier op aarde kennen heeft water nodig als oplosmiddel, dus planeten en manen met veel water zijn van belang bij het zoeken naar buitenaards leven", zegt Neish, lid van Western's Institute for Earth and Space Exploration.

In de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology , probeerden Neish en haar medewerkers de hoeveelheid organische moleculen te kwantificeren die van het organisch rijke oppervlak van Titan naar de ondergrondse oceaan konden worden overgebracht, met behulp van gegevens van inslagkraters.

Kometen die door de geschiedenis heen op Titan zijn ingeslagen, hebben het oppervlak van de ijskoude maan doen smelten, waardoor poelen van vloeibaar water zijn ontstaan ​​die zich hebben vermengd met de organische stoffen aan het oppervlak. De resulterende smelt is dichter dan de ijskoude korst, waardoor het zwaardere water door het ijs zakt, mogelijk helemaal tot aan de ondergrondse oceaan van Titan.

Gebruikmakend van de veronderstelde inslagsnelheden op het oppervlak van Titan, bepaalden Neish en haar medewerkers hoeveel kometen van verschillende groottes Titan elk jaar zouden treffen in de loop van zijn geschiedenis. Hierdoor konden de onderzoekers de stroomsnelheid voorspellen van water dat organische stoffen vervoert die van het oppervlak van Titan naar het binnenland reizen.

Neish en het team ontdekten dat het gewicht van de organische stoffen die op deze manier worden overgedragen vrij klein is, niet meer dan 7.500 kg/jaar aan glycine – het eenvoudigste aminozuur waaruit eiwitten in het leven bestaan. Dit is ongeveer dezelfde massa als een mannelijke Afrikaanse olifant. (Alle biomoleculen, zoals glycine, gebruiken koolstof, een element, als de ruggengraat van hun moleculaire structuur.)

"Eén olifant per jaar glycine in een oceaan die twaalf maal het volume van de oceanen op aarde heeft, is niet voldoende om leven in stand te houden", zegt Neish. "In het verleden gingen mensen er vaak van uit dat water gelijk staat aan leven, maar ze negeerden het feit dat leven andere elementen nodig heeft, in het bijzonder koolstof."

Andere ijzige werelden (zoals de manen Europa en Ganymede van Jupiter en de maan Enceladus van Saturnus) hebben bijna geen koolstof op hun oppervlak, en het is onduidelijk hoeveel er uit hun binnenste gehaald zou kunnen worden. Titan is de meest organisch-rijke ijzige maan in het zonnestelsel, dus als de ondergrondse oceaan niet bewoonbaar is, voorspelt dat niet veel goeds voor de bewoonbaarheid van andere bekende ijzige werelden.

"Dit werk laat zien dat het heel moeilijk is om de koolstof op het oppervlak van Titan over te brengen naar de ondergrondse oceaan. Het is in feite moeilijk om zowel het water als de koolstof die nodig zijn voor het leven op dezelfde plek te hebben", zegt Neish.

Vlucht van de libel

Ondanks de ontdekking valt er nog veel meer te leren over Titan, en voor Neish is de grote vraag:waar is het van gemaakt?

Neish is mede-onderzoeker van het NASA Dragonfly-project, een geplande ruimtevaartuigmissie in 2028 om een ​​robotachtige helikopter (drone) naar het oppervlak van Titan te sturen om de prebiotische chemie ervan te bestuderen, of hoe organische verbindingen zich vormen en zichzelf organiseren voor het ontstaan ​​van leven op aarde en daarbuiten.

"Het is bijna onmogelijk om de samenstelling van het organisch-rijke oppervlak van Titan te bepalen door het met een telescoop door zijn organisch-rijke atmosfeer te bekijken", zegt Neish. "We moeten daar landen en het oppervlak bemonsteren om de samenstelling ervan te bepalen."

Tot nu toe heeft alleen de internationale ruimtemissie Cassini-Huygens in 2005 met succes een robotsonde op Titan geland om monsters te analyseren. Het blijft het eerste ruimtevaartuig dat op Titan landt en de verste landing vanaf de aarde die een ruimtevaartuig ooit heeft gemaakt.

"Zelfs als de ondergrondse oceaan niet bewoonbaar is, kunnen we veel leren over de prebiotische chemie op Titan en op aarde, door de reacties op het oppervlak van Titan te bestuderen", zegt Neish. "We zouden heel graag willen weten of daar interessante reacties plaatsvinden, vooral waar de organische moleculen zich vermengen met vloeibaar water dat ontstaat bij inslagen."

Toen Neish aan haar laatste onderzoek begon, was ze bang dat dit een negatieve impact zou hebben op de Dragonfly-missie, maar het heeft feitelijk tot nog meer vragen geleid.

‘Als alle smelt die door inslagen wordt geproduceerd in de ijskorst zou zinken, zouden we geen monsters meer hebben aan de oppervlakte waar water en organische stoffen zich hebben vermengd. Dit zijn gebieden waar Dragonfly zou kunnen zoeken naar de producten van die prebiotische reacties, en ons zou kunnen leren hoe het leven kan op verschillende planeten ontstaan', zei Neish.

"De resultaten van dit onderzoek zijn nog pessimistischer dan ik me realiseerde met betrekking tot de bewoonbaarheid van de oceaan aan het oppervlak van Titan, maar het betekent ook dat er interessantere prebiotische omgevingen bestaan ​​nabij het oppervlak van Titan, waar we ze kunnen bemonsteren met de instrumenten van Dragonfly."

Meer informatie: Catherine Neish et al., Organische input voor de ondergrondse oceaan van Titan via inslagkraters, Astrobiologie (2024). DOI:10.1089/ast.2023.0055

Journaalinformatie: Astrobiologie

Aangeboden door Universiteit van West-Ontario