Kredit gambar: UA
Sementara pesawat ruang angkasa Cassini telah terbang ke arah Saturnus, ahli kimia di Bumi telah membuat polusi plastik seperti hujan di atmosfer bulan Saturnus, Titan.
Para ilmuwan menduga bahwa padatan organik telah jatuh dari langit Titan selama miliaran tahun dan mungkin merupakan senyawa yang mengatur panggung untuk langkah kimia selanjutnya menuju kehidupan. Mereka berkolaborasi dalam percobaan laboratorium Universitas Arizona yang akan membantu ilmuwan Cassini menafsirkan data Titan dan merencanakan misi masa depan yang akan menyebarkan laboratorium kimia organik ke permukaan Titan.
Kimiawan di laboratorium Mark A. Smith di University of Arizona membuat senyawa seperti yang mengembun dari langit Titan dengan membombardir analog atmosfer Titan dengan elektron. Ini menghasilkan "tholins"? polimer organik (plastik) ditemukan di atmosfer nitrogen-metana Titan. Tholins Titan dibuat oleh sinar matahari ultraviolet dan elektron yang mengalir keluar dari medan magnet Saturnus.
Tholin harus larut untuk menghasilkan asam amino yang merupakan bahan dasar kehidupan. Tetapi ahli kimia tahu bahwa tholins tidak akan larut dalam etana / danau atau lautan metana Titan.
Namun, mereka mudah larut dalam air atau amonia. Dan eksperimen yang dilakukan 20 tahun lalu menunjukkan bahwa melarutkan tholin dalam air cair menghasilkan asam amino. Karena diberi air cair, mungkin ada asam amino yang diseduh dalam sup primordial versi Titan.
Oksigen adalah unsur penting lainnya untuk kehidupan di Bumi. Tapi hampir tidak ada oksigen di atmosfer Titan.
Namun tahun lalu, Caitlin Griffith, dari Lunar and Planetary Laboratory UA, menemukan es air di permukaan Titan. (Lihat Titan Mengungkap Permukaan yang Didominasi oleh Icy Bedrock.) Ilmuwan planet UA Jonathan Lunine dan yang lainnya berteori bahwa ketika gunung berapi meletus di Titan, sebagian es ini dapat meleleh dan mengalir melintasi lanskap. Aliran serupa dapat terjadi ketika komet dan asteroid menabrak Titan.
Lebih baik lagi, air Titan mungkin tidak segera membeku karena mungkin dicampur dengan cukup amonia (antibeku) untuk tetap cair selama sekitar 1.000 tahun, Smith dan Lunine mencatat dalam sebuah makalah penelitian yang diterbitkan pada bulan November lalu “Astrobiology.”
Jadi meskipun Titan sangat dingin - sekitar 94 derajat kelvin (minus 180 derajat Celcius atau minus 300 derajat Fahrenheit) - air dapat mengalir sebentar ke permukaan, memasok oksigen dan media kimia, mereka menyimpulkan.
Untuk lebih memahami bagaimana semua ini dapat bekerja bersama, kelompok Smith menghasilkan tholin di lab, menganalisis sifat spektroskopi mereka, dan mencoba memahami kimia mereka.
"Kami sedang mencoba mempelajari bagaimana senyawa akan bereaksi dengan air cair di permukaan Titan, senyawa apa yang akan mereka buat, dan, oleh karena itu, apa yang seharusnya kita cari," jelas Smith. “Kami tidak hanya mencari plastik atmosfer yang ada di permukaan, tetapi hasil dari input waktu dan energi selama miliaran tahun.
"Kami ingin tahu jenis molekul apa yang telah berevolusi, dan apakah mereka berevolusi di sepanjang jalur yang mungkin memberikan wawasan tentang bagaimana molekul biologis berkembang di Bumi purba ,? dia berkata.
Mark A. Smith, profesor dan kepala departemen kimia UA
"Beberapa yang kami pelajari sejauh ini dalam percobaan kami adalah bahwa bahan-bahan ini adalah campuran kasar dari molekul yang sangat kompleks," Smith menambahkan. Carl Sagan menghabiskan 10 tahun terakhir hidupnya mempelajari senyawa ini dalam percobaan seperti kita. Apa yang kami temukan melengkapi pekerjaannya. Kami melihat tanda tangan spektroskopi yang sama. "
Tetapi kelompok Smith juga telah menemukan bahwa ada komponen dari molekul-molekul ini yang sangat reaktif dan dapat dengan mudah, dalam jangka waktu yang wajar, bereaksi di permukaan Titan untuk menghasilkan senyawa beroksigen.
"Dan itu yang baru saja kita mulai pisahkan sekarang ,? Kata Smith.
"Pekerjaan kami akan jauh lebih menarik pada musim gugur ini, dalam percobaan kami di Advanced Light Source dari Lawrence Berkeley Lab," tambahnya. "Kita akan menggunakan sinkrotron untuk membuat tholin secara fotokimia, menggunakan foton yang sangat energik untuk memecah gas Titan ini dengan radiasi ultraviolet vakum."
Radiasi ultraviolet vakum menghantam molekul-molekul nitrogen dan metana di atmosfer atas Titan dan menghancurkannya. Para ilmuwan tidak tahu apakah ini menghasilkan jenis polimer yang sama yang terbentuk dari pelepasan listrik.
"Ketika Anda dapat memecahkan molekul nitrogen dan metana dengan cahaya, Anda mungkin mendapatkan polimer yang mirip dengan yang terbentuk ketika pelepasan muatan listrik memecahnya," kata Smith. "Atau Anda mungkin mendapatkan polimer yang berbeda. Kimia ini sangat kompleks, dan kami tidak tahu jawaban atas begitu banyak pertanyaan paling sederhana. Tapi itu salah satu alasan kami akan melakukan eksperimen di Berkeley.?
Pekerjaan yang sedang berlangsung di laboratorium Smith penting bagi para ilmuwan di Misi Cassini NASA dan kemungkinan misi tindak lanjut ke Saturnus. Pengorbit Cassini diluncurkan pada tahun 1997 dan akan meluncurkan penyelidikan ke atmosfer Titan pada bulan Desember. Probe Huygens ini akan mengapung ke permukaan Titan Januari mendatang.
"Lapisan kabut aerosol oranye tebal Titan pada dasarnya adalah sekelompok plastik organik?" polimer karbon, hidrogen, dan nitrogen, "kata Smith, kepala departemen kimia UA. "Partikel-partikel itu akhirnya mengendap di permukaan Titan, tempat mereka memproduksi bahan baku organik untuk setiap kimia organik yang terjadi."
Probe Cassy Huygens akan menjadi instrumen pertama yang benar-benar mencicipi aerosol ini. Ini akan memberi para ilmuwan beberapa informasi kimia dasar tentang bahan ini. Tetapi penyelidikan tidak akan memberi tahu mereka banyak tentang kimia organik di permukaan Titan.
Misi tindak lanjut ke Titan yang mencakup laboratorium kimia organik robotik akan memberi para ilmuwan pandangan yang jauh lebih terperinci di permukaan. Percobaan sedang dirancang oleh Lunine dan Smith bekerja sama dengan para peneliti dari Caltech dan Jet Propulsion Laboratory NASA.
Lunine memimpin kelompok fokus Institut Astrobiologi Institut NASA di Titan dan merupakan satu dari tiga ilmuwan misi lintas disiplin ilmu Cassini untuk penyelidikan Huygens.
"Kami tidak benar-benar tahu bagaimana kehidupan terbentuk di Bumi, atau di planet apa pun itu," Kata Lunine. Tidak ada jejak yang tersisa tentang bagaimana hal itu terjadi di Bumi, karena semua molekul organik Bumi telah diproses secara biokimia sekarang. Titan adalah peluang terbaik kami untuk mempelajari kimia organik di lingkungan planet yang tetap tak bernyawa selama miliaran tahun.?
Sumber Asli: Rilis Berita UA
