Жизнь на Титане. Какая она? Жизнь на титане может быть зловонной и взрывной Обитание в жидких озёрах

Или воды.

Некоторые модели показывают, что Титан может поддерживать существование «инвертированных» полупроницаемых мембран на основе акрилонитрила в жидкой неполярной метан-этановой смеси на его поверхности , однако в условиях, при которых метан-этановая смесь существует в жидком состоянии, все молекулы крупнее и полярнее акрилонитрила неизбежно кристаллизуются - ввиду гораздо большей силы связи между полярными молекулами (на этом принципе основано фракционирование углеводородов и спиртовое осаждение нуклеиновых кислот). В то же время в данной среде наблюдаются сложные химические процессы избирательного обмена и накопления ряда веществ, что является предметом широких дискуссий в сообществе планетологов, в том числе и в NASA . Атмосфера Титана плотная, химически активная и богата органическими соединениями; эти факты подтолкнули учёных на дополнительные предположения о наличии жизни или предпосылок к жизни, особенно в верхних слоях атмосферы . Его атмосфера также содержит водород , а метан может сочетаться с некоторыми из органических соединений (например, с ацетиленом) для получения энергии и развития жизни .

Температура в прошлом [ | ]

В 1970-х годах астрономы обнаружили неожиданно высокие уровни инфракрасных выбросов от Титана. Одним из возможных объяснений этого было то, что поверхность Титана была теплее, чем ожидалось, из-за парникового эффекта. Некоторые оценки температуры поверхности даже приближаются к температуре в прохладных регионах Земли . Существовало, однако, ещё одно возможное объяснение для инфракрасного излучения: на поверхности было очень холодно, но верхняя атмосфера нагревалась за счёт поглощения ультрафиолетового света молекулами этана , этилена и ацетилена .

Температура в будущем [ | ]

Титан может стать значительно теплее в будущем. Через шесть миллиардов лет, когда Солнце станет красным гигантом, температура на поверхности Титана может увеличиться до 200 К (-70° С) [ ] , что достаточно для существования стабильного океана из водно-аммиачной смеси на его поверхности. Эти условия могут создать приятную среду для экзотических форм жизни и будут сохраняться в течение нескольких сотен миллионов лет. Этого времени достаточно для зарождения относительно простой жизни.

Отсутствие воды на поверхности спутника в жидком состоянии [ | ]

Видимое отсутствие жидкой воды на поверхности Титана было процитировано NASA как аргумент против жизни на спутнике. По словам агентства, вода имеет важное значение не только как «растворитель для жизни, которую мы знаем», но и потому, что это «однозначно подходит для содействия самоорганизации органических веществ» .

Формирование сложных молекул [ | ]

Возможность обитания под поверхностью [ | ]

Моделирование привело к предположению, что на Титане существует достаточно органических веществ для начала химической эволюции аналогично тому, что, как полагают, началось на Земле . Хотя аналогия предполагает наличие жидкой воды на более длительные сроки, чем наблюдаемые в настоящее время, все же несколько теорий предполагают, что жидкая вода из последствий может быть сохранена в мёрзлом слое изоляции. Теплообмен между внутренними и верхними слоями будет иметь решающее значение для сохранения какой-либо группы жизни. Обнаружение микробной жизни на Титане во многом будет зависеть от этих биогенных факторов.

Кроме того, было отмечено, что жидкие океаны аммиака или даже воды могут существовать глубоко ниже поверхности. Мощное приливное действие Сатурна может привести к разогреву ядра и поддержанию достаточно высокой температуры для существования жидкой воды . Сравнение снимков «Кассини » за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта сместились примерно на 30 км. Поскольку Титан всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой .

Предполагается, что в воде содержится значительное количество аммиака (около 10 %), который действует на воду как антифриз , то есть понижает температуру её замерзания. В сочетании с высоким давлением, оказываемым корой спутника, это может являться дополнительным условием существования подповерхностного океана .

Согласно данным, обнародованным в конце июня 2012 года и собранным ранее КА «Кассини», под поверхностью Титана (на глубине около 100 км) действительно должен находиться океан, состоящий из воды с возможным небольшим количеством солей . В результатах нового исследования, опубликованных в 2014 году и основанных на гравитационной карте спутника, построенной на основании данных, собранных «Кассини », учёные высказали предположение, что жидкость в океане спутника Сатурна отличается повышенной плотностью и экстремальной соленостью. Скорее всего, она представляет собой в состав которого входят соли, содержащие натрий, калий и серу. Кроме того, в разных районах спутника глубина океана варьируется - в одних местах вода промерзает, изнутри наращивая ледяную корку, покрывающую океан, и слой жидкости в этих местах практически не сообщается с поверхностью Титана. Сильная солёность подповерхностного океана делает практически невозможным существование в нём жизни.

Обитание в жидких озёрах [ | ]

Кроме того, было высказано предположение, что жизнь может существовать в жидких метане и этане на поверхности Титана, которые имеют форму рек и озёр, так же, как организмы на Земле живут в воде. Такие существа использовали бы H 2 вместо O 2 и реагировали с ацетиленом вместо глюкозы , и производили бы метан, а не углекислый газ .

Растворители [ | ]

Существует дискуссия об эффективности метана в качестве растворителя для жизни по сравнению с водой: вода является более мощным растворителем, чем метан, что позволяет ей легче переносить вещество в клетку, но меньшая химическая реактивность метана позволяет ему легче образовывать крупные структуры, например белки и им подобные.

Другое предположение состоит в том, что организмы, живущие в среде жидкого метана или этана, могут использовать различные соединения в качестве растворителя. Например, фосфин (PH 3) и простые соединения фосфора и водорода. Как вода и аммиак, фосфин имеет полярность, но он существует в виде жидкости при более низких температурах, чем аммиак или вода. В жидком этане фосфин имеет форму отдельных капель, а это означает, что ячейкоподобные структуры могли бы существовать без клеточных мембран.

Результаты исследований [ | ]

Панспермия [ | ]

Были предложены и альтернативные объяснения для гипотетического существования жизни на Титане: если жизнь и существует на Титане, то было бы статистически вероятно, что произошла она от Земли или от другой планеты и появилась независимо в ходе процесса, известного как панспермия . Было предположено, что астероиды и кометы могли занести туда жизнь. Но с другой стороны, любому живому существу, попавшему в криогенные углеводородные озёра Титана, необходимо было бы приспособиться к столь сложным условиям жизни, что является весьма маловероятным.

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

1. Живёт ли кракен в Море Кракена? Какие формы жизни мы могли бы найти на Титане? (неопр.) . geektimes.ru. Проверено 18 ноября 2015.
2. Что потребляет водород и ацетилен на Титане? (англ.)

Ученые предположили существование клеточной мембраны, состоящей из мелких органических соединений азота и способной функционировать в жидком метане при температуре в 292 градуса ниже нуля. Их работа была опубликована 27 февраля в Science Advance, ведущим исследователем стал Паулетт Клэнси, специалист в области химической молекулярной динамики, ее первым автором стал Джеймс Стивенсон, аспирант в области химической инженерии, соавтором работы стал Джонатан Лунин, директор Корнельского центра радиофизики и космических исследований.

Лунин изучает луны Сатурна и был в команде междисциплинарных ученых миссии «Кассини-Гюйгенс», которая обнаружила метан-этановые моря на Титане. Заинтересовавшись возможным существованием жизни на основе метана на Титане, около года назад Лунин обратился к Корнельскому факультету за помощью в создании химической модели. Клэнси согласился помочь.

«Мы не биологи и не астрономы, но у нас были нужные инструменты, - говорит Клэнси. - Может быть, это помогло, потому что у нас не было никаких предубеждений о том, что должно быть в мембране, а чего быть не должно. Мы просто работали с соединениями, которые знали, и задались вопросом: если бы это была наша палитра, что из нее можно было бы сделать?».

Так выглядит 9-нанометровая азотосома

На Земле в основе жизни лежит фосфолипидная двухслойная мембрана, прочная, проницаемая, водянистая везикула, которая удерживает органическое вещество каждой клетки. Везикула, состоящая из такой мембраны, называется липосомой. Многие астрономы ищут внеземную жизнь в так называемых потенциально обитаемых зонах, узких полосах вокруг Солнца, в пределах которых может существовать жидкая вода. Но что, если клетки в своей основе состоят не из воды, а из метана, у которого более низкая температура замерзания?

Инженеры назвали свою гипотетическую клеточную мембрану «азотосомой», от азота. «Липосома» берет начало от греческих слов «lipos» и «soma», которые означают жидкое тело; по аналогии, азотосома означает «азотное тело».

Азотосома состоит из молекул азота, углерода и водорода, которые, как известно, существуют в криогенных морях Титана, но демонстрирует такую же стабильность и гибкость, что и земной аналог - липосома. Это стало неожиданностью для химиков вроде Клэнси и Стивенсона, которые никогда не задумывались о механике клеточной стабильности до этого; чаще они занимаются исследованием полупроводников.

Инженеры использовали метод молекулярной динамики, который ищет кандидаты-компоненты на основе метана, которые могли бы самособираться в мембранные структуры. Наиболее перспективный компонент из обнаруженных - акрилонитрильная азотосома, которая показала хорошую стабильность, сопротивление к распаду и гибкость, присущую фосфолипидным мембранам на Земле. Акрилонитрил - бесцветное, токсичное, жидкое органическое соединение, используемое в производстве акриловых волокон, смол и термопластичных материалов - присутствует в атмосфере Титана.

Обрадованный первыми доказательствами своей концепции, Клэнси заявил, что следующим шагом будет попытка демонстрации, что эти клетки могут уживаться в метановой среде - что должно стать аналогом воспроизводства и метаболизма бескислородных клеток на основе метана.

Лунин надеется на долгосрочную перспективу проверки этих идей на самом Титане, как он сам выразился, «когда мы отправим зонд плавать по морям этой удивительной луны и напрямую опробуем органику».

Стивенсон говорит, что частично вдохновлялся творчеством Айзека Азимова, который написал в 1962 году эссе на тему жизни на безводной основе под названием ‘Not as We Know It’ («Не такая, как мы ее знаем»).

Конечно, этой планеты достигает значительно ослабленный поток солнечной радиации (примерно в 90 раз меньший, чем Земли) и подсчитать предполагаемый парниковый эффект довольно сложно (это скорее дело для астрономов и климатологов). Но, тем не менее, есть веские причины предполагать, что температура на его поверхности значительно выше, чем измеренные Гюйгенсом - 179 град. С (по самым грубым оценкам, она может быть в диапазоне 0 + 100 град. С). А если так, то напрашивается еще одно предположение – а не присутствуют ли там реки и моря из жидкой воды, которые так похожи на земные.
Признаться честно, я очень часто думал об этом, когда собирал материал по Титану. Рылся в кипе НАСовских отчетов с надеждой «поймать» хоть какую-то информацию о температуре у поверхности Титана или температуре атмосферы Титана. Но тщетно – в отчетах не было ни слова на этот счет. И тогда у меня стало зарождаться сомнение, а не «подстава» ли все это. Потом я где-то (уже не помню где) встретил информацию, что Гюйгенс измерил температуру на поверхности Титана – 179 град. С. И все, других цифр в НАСовских отчетах не находил, хотя изучал их очень тщательно.
Может быть и в случае с Титаном ситуация была такая же, как на Луне ? Когда американские астронавты встретили иную форму жизни и НАСА засекретило ее. Мы приучены к тому, что от НАСА можно ожидать всего, чего угодно. Если вдруг американцы обнаружили на другой планете условия, аналогичные земным, они вполне могли скрыть информацию об этом и как бы между прочим прописать в сводных отчетах температуру -179 град. С, измеренную радиотелескопами с Земли много лет назад.
Кстати, странности с температурой Титана заметили и многие другие исследователи. Они даже ввели понятие антипарниковый эффект (атмосфера поглощает 90 % солнечного излучения и пропускает инфракрасное), который присутствует только на Титане и понижает температуру на поверхности Титана. А создает ее, как это ни парадоксально, все тот же метан, правда в аэрозольной форме.
Странно.
А вот выдержка с сайта "Скиам.ру" (страница больше не существует), которая в свое время бросилась мне в глаза:
«Метан играет главную роль в поддержании плотной азотной атмосферы Титана и служит источником углеводородного тумана, поглощающего инфракрасное излучение Солнца и нагревающего стратосферу приблизительно до 100° C. Он также является источником водорода, столкновения молекул которого приводят к нагреву тропосферы на 20° С. Если метан когда-нибудь иссякнет, температура понизится, газообразный азот сконденсируется, и атмосфера осядет ».

Читайте мою работу "Спутник Сатурна Титан - далекий двойник Земли "

Предлагаю обсудить данный вопрос на в теме " "

© А.В. Колтыпин, 2011

При перепечатке данной работы гиперссылка на сайт или http://earthbeforeflood.com обязательна

Читайте также мои работы "Земля в раннем палеогене и планета Уран - близнецы, братья!? К каким неожиданным выводам можно прийти на стыке астрономии, геологии и фольклора ", "

“Голливуду пришлось бы повозиться с такими пришельцами”, - считает доктор Уильям Бэйнс, - “направишь на него лазерный луч, и он закипит, затем вспыхнет пламенем, а пары отравят всех в округе. Даже его лёгкое дыхание будет иметь невероятно ужасный запах. Но я полагаю, именно это делает его ещё интереснее. Не правда ли грустно, если все существа, которых мы бы нашли в галактике, были точно такими же, как мы, только голубого цвета и с хвостами?”

Исследование Бэйнса предлагает узнать, с какими сложностями мы можем столкнуться - помимо культуры - если нам когда-либо удастся встретить внеземную жизнь. Могут быть непреднамеренные пагубные последствия для одного из видов или для обоих.

Бэйнс пытается понять, насколько экстремальным может быть химический состав жизни. Жизнь на Титане, самом большом спутнике Сатурна, представляет один из самых необычных сценариев для исследования. Благодаря снимкам, полученным в рамках космической программы Кассини/Гюйгенс, Титан может выглядеть похожим на Землю, и может быть даже гостеприимным. Но его атмосфера состоит из плотного ледяного оранжевого смога. На расстоянии в десять раз дальше от Солнца это довольно прохладное местечко с температурой -180 градусов Цельсия. Вода там постоянно находится в состоянии льда, а единственная имеющаяся жидкость - метан и этан.

Таким образом, вместо жизни, зависящей от воды, жизнь на Титане может быть основана на метане.

Для жизни необходима жидкость, даже растение самой сухой пустыни на Земле нуждается в воде для протекания метаболизма. Итак, если бы на Титане существовала жизнь, в ней должна была бы быть кровь на основе жидкого метана, а не воды. Это означает, что весь её химический состав должен быть совершенно иной. Молекулы должны состоять из большего разнообразия элементов, чем в нашем случае, но размер их может быть меньше. Плюс больше химических реакций, считает Бэйнс.

Земная жизнь основана приблизительно на 700 молекулах, но чтобы найти те самые 700, надо полагать, нужно уметь произвести 10 миллионов и больше. Суть не в том, сколько молекул можно произвести, а в том, можно ли получить тот самый состав, необходимый для протекания метаболизма.
Бэйнс сравнивает этот процесс с попыткой найти кусочки дерева на складе пиломатериалов, чтобы получился стол.

“Теоретически нужно всего 5”, - объясняет Бэйнс, - “но ваш склад может быть полон обрезков, и вы так и не найдёте те самые нужные пять деталей, которые подойдут друг к другу. Поэтому, необходим потенциал для создания большего количества молекул, чем фактически нужно. Таким образом, 6-атомные химические вещества на Титане должны включать более многообразные типы связей и возможно более разнообразные элементы, включая серу и фосфор в иных и более нестабильных (для нас) формах, а также другие элементы, такие как кремний”.

Энергия - ещё один фактор, влияющий на тип жизни, которая могла бы развиться на Титане. С учётом того, что интенсивность солнечного света на поверхности Титана в десять раз ниже, чем на Земле, очевидно, что энергия там в дефиците.

Быстрому движению или росту необходимо большое количество энергии, поэтому теоретически возможны медленнорастущие лишайникоподобные организмы, но велоцирапторы скорее всего исключены.

Какой бы ни была жизнь на Титане, по крайней мере мы знаем, что Парка Юрского Периода мы точно не увидим.

Необычное распределение веществ в атмосфере спутника Сатурна и на его поверхности подкрепляет версию о существовании там микроорганизмов. И хотя у найденных аномалий, как уточняют специалисты, вполне может найтись и абиогенное объяснение, бактерии Титана — один из вероятных кандидатов в виновники наблюдаемых чудес.

Ещё пять лет назад учёные предположили , что на Титане может существовать необычная форма жизни — организмы, производящие метан. Дышать такие существа должны водородом, а в пищу употреблять ацетилен . Присутствие таких бактерий приводило бы к различию в концентрации водорода в толще атмосферы Титана и близ его поверхности. То же верно и в отношении ацетилена: на поверхности его практически не должно быть, если микробы его постоянно съедают.

Именно такой результат и принёс анализ данных со спектрометров Cassini. Никаких признаков ацетилена внизу не найдено, хотя ультрафиолет должен постоянно производить его в атмосфере спутника из имеющихся там веществ. Аналогично обстоит дело с водородом. Ультрафиолет в верхней атмосфере разлагает метан и всё тот же ацетилен, так что водород на грунт Титана поступает не меньшим потоком, чем убегает в космос. Но на самой поверхности водород исчезает.

Возможное абиогенное объяснение: синтез метана из водорода и ацетилена на поверхности луны. Но в силу низкой температуры на Титане такие реакции могут быть запущены только в присутствии мощного катализатора, например неких неизвестных ещё минералов, сообщают исследователи в пресс-релизе Лаборатории реактивного движения. И хотя бритва Оккама заставляет выдвигать биологическую версию в последнюю очередь, открытие ранее предсказанных аномалий для сторонников внеземной жизни — оптимистичный сигнал.

Титан — настоящая кладовая органики . Вот ещё одно подтверждение: на поверхности не найден водяной лёд, хотя он там должен быть. Объяснение: из атмосферы постоянно выпадает столь много органических соединений, что они укрывают лёд слоем от нескольких миллиметров до сантиметров (это на суше, а глубина озёр ещё точно не известна). В частности, приборы обнаружили на поверхности Титана бензол и ещё один сложный углеводород, пока неопознанный.

Результаты исследований по ацетилену и водороду Титана опубликованы соответственно в