Asztrokémia-sorozatunk előző részében a Szaturnusz legnagyobb holdján, a Titánon jártunk utána a metán körforgásának. És bár a gyűrűs bolygó rendszerében tizennégy évig tevékenykedő Cassini és leszállóegysége, a Huygens mérései számos nyitott kérdést megválaszoltak a légköri és a felszíni, folyékony halmazállapotban lévő szénhidrogének kialakulásáról, ezek csak még további vizsgálatokat tesznek indokolttá a közeljövőben.
A Vendégszerző által jegyzett Asztrokémia-sorozat korábbi írásában a Jupiter fémes hidrogénjéről, valamint a Titán metántavainak korábbi vizsgálatairól olvashattok.
Jó, jó, ez mind nagyon érdekes, de nem lesz tőle olcsóbb a kenyér
A sorozat előző részének olvasása során már biztos többekben megfogalmazódott a kérdés, hogy mégis milyen jelentősége van ezeknek a megfigyeléseknek és a belőlük származó elméleteknek; mi az, ami annyira érdekessé teszi a Titánt. A válasz pedig nem más, mint a szerves anyag jelenléte. Korábban már szóba került, hogy a metán fotolitikus bomlása szerves kémiai reakciók egész láncolatát indítja el, ahol az egymást követő lépésekben egyre bonyolultabb szénhidrogén-molekulák keletkeznek. A végeredmény egy dinamikus, komplex légköri és hidrológiai folyamatok által alakított, szerves anyagban gazdag világ; valami olyasmi, mint a korai Föld. Ez pedig kiváló lehetőséget teremt arra, hogy a Titán vizsgálatán keresztül képet alkossunk a korai földi légkör kémiai folyamatairól.
Vagyis azzal, hogy a Titánt és az ott végbemenő reakciókat tanulmányozzuk, annak a megértéséhez is közelebb jutunk, hogy miként jöttek létre a különböző prebiotikus (vagyis az élet kialakulását megelőző) vegyületek a mi bolygónkon. Ahogy láttuk, a Szaturnusz holdján ezeknek a vegyületeknek a közös forrása a metán, amiből a holdat körülvevő sűrű köd is származik. Ez a ködfelhő, túl azon, hogy csapadékként lehulló szerves anyaggal látja el a felszínt, meg is védi azt a túlzott UV-sugárzástól. Bár a Cassini rengeteg információt adott arról, hogy milyen anyagok találhatók a Titánon, és azóta is számos vizsgálat folyik azzal kapcsolatban, hogy milyen reakciók mennek végbe, egyelőre még sincs pontos képünk arról, hogy milyen és mekkora molekulák keletkeznek a hold légkörében. A Cassini műszerei csak egy bizonyos méretig tudták pontosan azonosítani a molekulákat, de kimutatták, hogy vannak további, nagyobb méretű vegyületek is, amiknek a szerkezetét már nem sikerült meghatározni. Ezek között az azonosítatlan molekulák között akadnak a földi fehérjékhez hasonló méretűek is. Egyike a még megválaszolásra váró kérdéseknek, hogy miként jöhetnek létre ezek a nagy méretű molekulák a Titánon. A Földön ugyanis az ilyen komplex vegyületek keletkezését különböző biokatalizátorok (enzimek) segítik elő, amik a Titánon nem állnak rendelkezésre. Ha sikerülne erre a kérdésre választ találni, akkor megtudhatnánk, hogy a Földön milyen út vezetett a biokémiai folyamatok kialakulásához.
Az mindenképpen érdekes, hogy több olyan kísérletet is végeztek már, ahol a Titánra jellemző körülményeket szimulálva vizsgálták, hogy vajon létrejönnek-e az élő szervezetek építőköveiként ismert molekulák. Ezekben a kísérletekben a Titánon azonosított szerves molekulákat az ottani légkörnek megfelelő atmoszférába helyezve és az elegyhez vizet adva egy idő után sikerült kimutatni különféle aminosavak, cukrok és nukleinsavak jelenlétét. Ezen eredmények alapján tehát a Titánon is meglehet az esély az élet kialakulására, a kérdés az, hogy pontosan milyen körülmények között, mennyi idő alatt és milyen kémiai átalakulásokon keresztül vezet az út odáig. Megválaszolásra vár az is, hogy vajon a biokémiai folyamatoknak mindenképpen vizes közegben kell-e lejátszódniuk. Elméleti megközelítések szerint másfajta oldószerek is szóba jöhetnek, a szénhidrogéntavak tanulmányozása viszont közelebb vihet minket a tényleges válaszhoz is.
Hogyan tovább?
A Cassini-Huygens szonda tizennégy évet töltött a Szaturnusz közelében, és ez alatt rengeteg alapvető fontosságú információt szolgáltatott a Titán légköréről és felszínéről egyaránt. Feltérképezte a hold felszínét a rajta található dűnék, kráterek és tómedrek megfigyelésével, igazolta a felszíni folyadék jelenlétét, és azonosított számos, a légkörben keletkező szerves molekulát. A szondák által gyűjtött adatok feldolgozásával sikerült igazolni, hogy valóban egy szerves anyagban gazdag óceáni égitestről van szó, aminek a felszíne dinamikus változást mutat, köszönhetően a légköri és a valószínűsített felszín alatti folyamatoknak.
Egy sor fontos problémát sikerült tehát tisztázni, de ez nem jelenti azt, hogy már mindent tudnánk a Titánról. A nyitott kérdések között szerepel például, hogy milyen hatással van az évszakok változása a szerves ködfelhőben keletkező molekulák mennyiségére és eloszlására, vagy hogy miként alakul a felszíni üledék, illetve a tavakban talált folyadék kémiai összetétele.
Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolása a NASA New Frontiers programjának következő állomásaként útnak indítandó Dragonfly szondára vár. A Huygens-hez hasonlóan a Dragonfly szonda nemcsak orbitális pályáról fogja vizsgálni a Titánt, hanem le is száll majd a hold felszínére – hogy aztán újra és újra felszálljon onnan.
A Dragonfly ugyanis korszakalkotó módon egy légköri repülésre alkalmas drón lesz. A koncepció előfutára a Marson szolgálatot teljesítő Ingenuity, amely 2021. április 19-én első alkalommal repült egy idegen égitest légkörében. Ez a drón azonban még egy ízig-vérig tesztmisszió volt, amely tudományos eredményeket alig szolgáltatott, detektorait pedig mindössze két kereskedelmi forgalomban is kapható kamera jelentette. Az Ingenuity több mint húsz sikeres repüléssel bőven túlteljesítette az eredetileg kitűzött célokat és megnyitotta az utat a jövő marsi helikopterei előtt. A Dragonfly ekkorra azonban már régen zöld utat kapott a NASA-tól, lévén hogy a számos technikai kihívás ellenére maga a repülés igazából jóval egyszerűbb a Titánon, mint a vörös bolygón.
A 450 kg-os Dragonfly-t 8 db, egyenként egy méteres rotor fogja magasba emelni. És itt már nem néhány méteres magaslatokról van szó: a számítások alapján akár 4 km-re is elemelkedhet majd a felszíntől. A könnyebbséget a Titán alacsonyabb (1/7 g-s) felszíni gravitációja, valamint a négyszer sűrűbb nitrogén-légköre jelenti, ami összességében a földi atmoszferikus nyomás 1,45-szeresét eredményezi.
Mindezen ideális körülmények (leszámítva az extrém hideget, a kozmikus sugárzást és a légköri ellenállást) lehetővé teszik, hogy a kamerák mellett tömeg-, gamma- és neutron-spektrométer, valamint egy időjárási modul is helyet kapjanak a Dragonfly-on. A 10 km/h-s sebességre képes szonda így jóval nagyobb területen fog megfigyeléseket végezni, mint elődei. A megfigyelések célja, hogy a kutatók megállapíthassák a szilárd üledék összetételét, adatokat gyűjtsenek a felszíni kémiai reakciókról, és feltárják, mennyire előrehaladott a prebiotikus kémia egy olyan környezetben, ahol hosszú időn keresztül elérhetők az élethez szükséges legfontosabb hozzávalók. Mindezt azzal a céllal, hogy választ kapjunk arra a kérdésre, hogy vajon milyen kémiai és geológiai folyamatok tesznek egy bolygót vagy holdat lakhatóvá.
Az eredményekre azonban még várni kell. Bár a Dragonfly a jelenlegi tervek szerint 2027 júniusában fog útnak indulni, de 1,5 milliárd km-es távolság miatt csak 2034-ben érkezik meg a Titánra. A misszió tudományos része innentől számítva három évig garantált, ezt követően az energiát biztosító RTG-n múlik, mennyi ideig röpködhetünk egy idegen égitest légkörében.
A Dragonfly lesz tehát a soron következő misszió, ami rövidesen elindul majd a Titánhoz, de a tervek sora ezzel még nem ér véget. A NASA elképzelései között szerepel például az is, hogy tengeralattjáróval vagy éppen a felszínen úszó szondával vágjon bele a Titán szénhidrogéntengereinek alaposabb megismerésébe. Ki tudja, egy nap talán még az aranyló naplementében való vitorlázás is valóra válhat.
Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Blog Facebook-oldalára is, ahol hetente több alkalommal találkozhatsz hírekkel, videókkal, érdekességekkel!