Пару месяцев назад весь мир активно обсуждал обнаружение фосфина в атмосфере Венеры — вещества, которое связывают с жизнью. И хотя тщательное изучение результатов того исследования обнаружило некоторые ошибки, еще рано ставить точку в этом вопросе. Теперь же «отличился» спутник Сатурна — Титан, который продолжает становиться все интереснее, когда дело касается надежд ученых на жизнь за пределами Земли.

Его, пожалуй, можно назвать одним из самых похожих на нашу планету мест в Солнечной системе, за исключением более низких температур: жидкий океан под коркой льда, которая образует причудливые формы рельефа вместо скал, дожди из органических соединений, и атмосфера, даже более плотная, чем наша собственная. Теперь два новых исследования задают еще больше новых вопросов к этой странной луне, идентифицируя неожиданное химическое вещество в атмосфере Титана и свидетельствуя о более сложных явлениях на его поверхности, чем предполагалось ранее.

«Мы думаем о Титане как о реальной лаборатории, где мы можем наблюдать процессы, аналогичные химии древней Земли, когда здесь зародилась жизнь», — заявила Мелисса Трейнер, астробиолог из Центра космических полетов имени Годдарда в Мэриленде. Трейнер не участвовала ни в одной из новых работ, но она является заместителем главного исследователя миссии НАСА Dragonfly («Стрекоза»), которая отправится к Титану в 2027 году и прибудет туда в 2034 году.

Интерес ученых к химии Титана — вот что делает новые открытия столь интригующими. Исследователи использовали Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA), расположенный в Чили, для изучения этой необычной луны Сатурна, и обнаружили в ее атмосфере химическую сигнатуру циклопропенилидена, «неуклюжего» треугольного соединения, состоящего из трех атомов углерода и двух атомов водорода. «Титан уникален в нашей Солнечной системе», — говорит Конор Никсон, планетолог из Годдарда. «Это целая сокровищница новых молекул».



Циклопропенилиден — это лишь самая новая обнаруженная из них. Но такое открытие кажется удивительным, говорят исследователи, потому что это малоизвестное химическое вещество довольно «дружелюбно»: если рядом находятся другие соединения, они, как правило, вступают в реакцию, устраняя сигнатуру циклопропенилидена.

Таким образом, хотя ученые уже обнаруживали это соединение во Вселенной, обычно оно находилось в обширных, холодных и почти пустых областях между звездными системами, то есть там, где ему не с чем взаимодействовать. Это едва ли похоже на атмосферу Титана, хотя стоит отметить, что это химическое вещество было обнаружено только в более разреженном верхнем слое.

Также недавно обнаруженный циклопропенилиден интересен тем, что это второе химическое вещество, найденное на Титане, в котором атомы углерода сцепляются друг с другом, образуя кольцевую основу. Другие органические химические вещества с такой структурой имеют решающее значение для молекул, составляющих часть ДНК, содержащую информацию.

«Циклическая природа этих соединений открывает двери новой биохимии, которая позволяет создавать биологически важные молекулы, такие как ДНК», — говорит Александр Телен, астробиолог из Центра Годдарда, который работал над новым исследованием. Позже ученые проверили архивные данные, собранные зондом «Кассини», который изучал систему Сатурна с 2004 по 2017 год, и также увидели доказательства существования циклопропенилидена в этих наблюдениях.


Фото атмосферы Титана в естественных цветах, сделанное зондом «Кассини». Оранжевый цвет дает метан.

Обнаружение такого дразнящего соединения в верхних слоях атмосферы Титана особенно интригует, потому что ученые считают, что реакции, вызванные солнечным светом на такой высоте, превращают простые химические соединения во все более сложные и тяжелые молекулы, которые в конечном итоге падают на поверхность луны. Поэтому раз достаточно массивная «дружелюбная» молекула циклопропенилидена обнаруживается в верхних слоях атмосферы — видимо, существует неизвестный нам химический процесс, который поддерживает ее концентрацию на должном уровне.

Исследование подробно описано в статье, опубликованной 15 октября в журнале The Astronomical Journal.

Титан продолжает развиваться

В еще одном исследовании от 1 сентября, опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysics, ученые внимательно изучили данные «Кассини» о девяти крупных кратерах на поверхности Титана.

Во-первых, они поняли, что эти кратеры бывают двух разных видов, которые географически разделены. Кратеры недалеко от экватора Титана были расположены в дюнах и содержали исключительно органический материал, который затем был засыпан песком. К северу и югу от этого региона кратеры были обнаружены на равнинах и включали как водяной лед, так и органический материал, который постоянно обмывался метановыми дождями, уносящими любой песок, нанесенный в них.


Карта Титана с отмеченными кратерами, которые участвовали в исследовании.

«Самая захватывающая часть наших результатов заключается в том, что мы нашли доказательства динамичности поверхности Титана, скрытые в кратерах, что позволило нам разработать один из наиболее полных на сегодняшний день сценариев эволюции поверхности Титана», — говорит Анезина Соломониду, научный сотрудник Европейское космическое агентство и ведущий автор нового исследования. «Наш анализ предлагает больше доказательств того, что Титан остается динамичным миром в наши дни».

Наличие циклических органических молекул, плотной атмосферы и динамически меняющейся поверхности делает спутник Сатурна похожим на Землю и очень интересным для исследователей. Ведь большинство других каменистых тел нашей Солнечной системы слабо меняются со временем или же не имеют плотных атмосфер: например, та же Луна миллиард лет назад выглядела почти также, только кратеров было меньше. 

Среди изученных исследователями участков была область под названием Селк, где ученые обнаружили кратер, покрытый органическим материалом, но без признаков эрозии от метановых дождей. Это выглядит необычно, и ученые планируют запустить туда «Стрекозу» и разведать этот кратер, что должно дать исследователям еще лучшее представление о том, что происходит на поверхности Титана.