Creati Composti Prebiotici con Atmosfera Simile a quella di Titano


Immagine ottenuta dalla sonda Cassini in orbita intorno a Saturno, il 15 ottobre 2007. Si vedono gli anelli A ed F di saturno, con la piccola luna Epimeteo sopra, e grande sullo sfondo Titano.

Un team di scienziati dell'Università di Arizona annuncia di essere riusciti ad ottenere le prime prove sperimentali che un atmosfera ricca in azoto può produrre grandi quantità di macromolecole organiche. La scoperta indica che tipo di molecole organiche potremmo trovare su Titano, la luna di Saturno, che gli scienziati guardano come un modello per la chimica prebiotica della Terra.

La Terra è Titano sono gli unici due posti che hanno atmosfere spesse composte prevalentemente di azoto(c'è anche il caso di Tritone, ma la sua atmosfera è molto rarefatta), spiega Hiroshi Imanaka, che ha condotto la ricerca da membro del dipartimento per la chimica e la biochimica, alla UA(University of Arizona).

Come le molecole organiche complesse si siano azotate in posti come le atmosfera della Terra e di Titano è un grande mistero, ha detto Imanaka.

"Titano è cosi interessante perché la sua atmosfera dominata dall'azoto, e la sua chimica organica ci da tanti indizi riguardo all'origine della vita sulla Terra", ha spiegato sempre Imanaka, adesso ricercatore assistente al Lunar e Planetary Laboratory della UA. "L'azoto è essenziale per la vita."

Ad ogni modo, non qualsiasi tipo di azoto va bene. Il gas di azoto deve essere convertito in una forma più chimicamente attiva di azoto che può avere reazioni che formano la base del sistema biologico.

Imanaka e Mark Smith hanno convertito una mistura di gas metano e azoto simile a quella che forma l'atmosfera di Titano, in una collezione di molecole organiche complesse contenenti azoto, soltanto irradiandola(l'atmosfera) con raggi UV ad alta energia. Tutto l'esperimento era progettato in modo da simulare l'attività della radiazione solare sull'atmosfera di Titano.

Buona parte dell'azoto si è trasformato direttamente in composti solidi, piuttosto che gassosi, ha dichiarato Smith, professore alla UA, e a capo del dipartimento per la chimica e biochimica. Precedenti modelli avevano predetto che l'azoto sarebbe passato da gassoso a solido molto lentamente tramite più passaggi.

Il colore arancione di Titano è dato da un fitta nube di molecole organiche che copre il pianeta. Le particelle in questa nube eventualmente si sedimenteranno sulla superficie e forse saranno esposte a condizioni in grado di creare vita, ha dichiarato Imanaka, che è anche un principal investigator al SETI Institute di Mountain View California.

immagine della zona superiore dell'atmosfera di Titano

Tuttavia, gli scienziati non sanno ancora se questa nube di cui si parla su Titano,contiene anche azoto. Se alcune di queste particelle sono le stesse molecole azotate organiche create dal team della UA in laboratorio, allora le condizioni che portano alla vita diventano ancor più probabili, ha spiegato Smith.

Le osservazioni in laboratorio,come questo, indicano come costruire e pensare le prossime missioni spaziali dirette verso Titano, e che tipi di strumenti portare.
La ricerca di Imanaka e Smith, "Formazione di aerosol azotati organici nell'atmosfera superiore di Titano" verrà pubblicata questo mese nel "Proceedings of the National Academy of Sciences". La NASA ha dichiarato che investirà nuovi fondi in questa ricerca.

I ricercatori della UA cercavano di simulare le condizioni nell'atmosfera superiore di Titano, perché i risultati della missione Cassini indicano la presenza di radiazione UV estrema che colpisce l'atmosfera creando cosi complesse molecole organiche.

Cosi, Imanaka e Smith hanno usato il "Advanced Light Source" al sincrotrone presente al Lawrence Berkeley National Laboratory, in California, per sparare raggi ultravioletti ad alta energia in un cilindro d'acciaio contenente gas composto di azoto e metano, tenuto ad una pressione molto bassa.

I ricercatori hanno poi usato uno spettrometro di massa per analizzare i composti chimici risultati dalla radiazione.

Anche se sembra semplice, preparare l'equipaggiamento per l'esperimento è davvero complicato. La luce UV stessa deve passare per una serie di camere di vuoto, sulla strada verso la camera a gas.

Molti ricercatori vogliono usare il Advanced Light Source, quindi la competizione per il tempo sullo strumento è davvero spietata. Imanaka e Smith hanno avuto soltanto due periodi in un anno, ognuno da 8 ore al giorno per solo 5-10 giorni.

parte dell'Advanced Light Source

In ogni occasione, Imanaka e Smith hanno dovuto impacchettare tutto l'equipaggiamento sperimentale in un camion, portarlo a Berkeley, sistemare tutto quanto per bene, e lanciarsi in un intensa serie di esperimenti. Avvolte hanno lavorato per più di 48 ore di fila per ottenere il massimo dal Advanced Light Source.
Ci sono voluti anni per completare tutti gli esperimenti necessari.

Imanaka ha raccontato come era un esperienza davvero snervante. "Se si infila male anche solo una vite, manda all'aria tutto il nostro tempo con lo strumento".

All'inizio, hanno analizzato solo i gas dal cilindro. Ma non hanno rilevato alcun composto organico che contenesse azoto.

Imanaka e Smith pensavano che c'era qualcosa che non andava con l'esperimento, quindi hanno cercato di ricalibrare tutti gli strumenti, ma ancora niente azoto.
"Era davvero un grande mistero" ha dichairato Imanaka. "Dov'era sparito tutto l'azoto?".
Finalmente, i due ricercatori hanno rilavato la fine pattina che si era depositata sulle pareti del cilindro, l'hanno analizzata con quello che Imanaka ha chiamato "il metodo più sofisticato per la spettroscopia di massa."
Cosi hanno trovato alla fine l'azoto.

Imanaka e Smith sospettano che questi tipi di composti si formano nell'alta atmosfera di Titano per poi eventualmente cadere sulla sua superficie. Una volta sulla superficie, contribuiscono ad un ambiente che è favorevole al avvento della vita.

http://www.lpi.usra.edu/meetings/abscicon2010/pdf/5186.pdf

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