Misia NASA Dragonfly sa zameriava na záhady Titanu

Umelecký koncept sondy Dragonfly NASA na povrchu Saturnovho mesiaca Titan. Rotorové lietadlo veľkosti auta bude vybavené na charakterizovanie obývateľnosti prostredia Titanu, skúmanie vývoja prebiotickej chémie v prostredí, kde sa materiál bohatý na uhlík a kvapalná voda mohli miešať dlhšie obdobie, a dokonca na hľadanie chemických náznakov toho, či na Titane kedysi existoval život na báze vody alebo uhľovodíkov.
NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

Keď sa vrtuľník Dragonfly NASA spustí cez hustú zlatistú hmlu na Saturnovom mesiaci Titan, nájde až desivo známy terén. Okolo rovníka Titanu sa vinú duny. Mraky sa plavia po jeho oblohe. Dážď mrholí. Rieky tečú a vytvárajú kaňony, jazerá a moria.

Nie všetko je však také známe, ako sa zdá. Pri teplote mínus 292 stupňov Fahrenheita (mínus 180 stupňov Celzia) nie sú dunové piesky kremičitými zrnami, ale organickým materiálom. V riekach, jazerách a moriach sa nachádza kvapalný metán a etán, nie voda. Titan je chladný svet plný organických molekúl.

Dragonfly, rotorové lietadlo veľkosti auta, ktoré má odštartovať najskôr v roku 2028, bude skúmať tento chladný svet, aby potenciálne odpovedalo na jednu z najväčších otázok vedy: Ako vznikol život?

Hľadanie odpovedí o živote na mieste, kde pravdepodobne nemôže prežiť, sa zdá byť zvláštne. Ale práve o to ide.

„Dragonfly nie je misia na odhalenie života – je to misia na preskúmanie chémie, ktorá tu na Zemi predchádzala biológii,“ povedal Zibi Turtle, hlavný výskumník Dragonfly a planetárny vedec z laboratória aplikovanej fyziky Johna Hopkinsa v Laurel v Marylande. „Na Titane môžeme skúmať chemické procesy, ktoré mohli viesť k vzniku života na Zemi.“

Na Zemi život pretvoril takmer všetko a pochoval svojich chemických predchodcov pod eónmi evolúcie. Dokonca aj dnešné mikróby sa spoliehajú na množstvo reakcií, aby sa udržali v chode.

„Pred skokom do biológie musíte prejsť od jednoduchej ku komplexnej chémii, ale všetky kroky nepoznáme,“ povedal Turtle. „Titan nám umožňuje niektoré z nich odhaliť.“

Titan je nedotknuté chemické laboratórium, kde sa v minulosti stretávali všetky zložky známeho života – organické látky, kvapalná voda a zdroj energie. To, čo Dragonfly odhalí, osvetlí minulosť, ktorá bola na Zemi vymazaná, a spresní naše chápanie obývateľnosti a toho, či je chémia, ktorá tu podnietila život, univerzálnym pravidlom – alebo zázračnou vesmírnou náhodou.

Pred misiou NASA Cassini-Huygens vedci nevedeli, aký bohatý je Titan na organické molekuly. Údaje z misie v kombinácii s laboratórnymi experimentmi odhalili molekulárny švédsky stôl – etán, propán, acetylén, acetón, vinylkyanid, benzén, kyanogén a ďalšie.

Tieto molekuly padajú na povrch a vytvárajú hrubé usadeniny na ľadovom podloží Titanu. Vedci sa domnievajú, že by sa tam mohla začať chemická reakcia súvisiaca so životom – ak by sa tam dostala tekutá voda, napríklad z dopadu asteroidu.

Vstúpte do krátera Selk, 80 kilometrov širokého miesta dopadu. Je to kľúčový cieľ Dragonfly nielen preto, že je pokrytý organickými látkami, ale aj preto, že v ňom mohla byť dlhší čas kvapalná voda.

Kráter Selk, 80 kilometrov široké miesto dopadu zvýraznené na infračervenej snímke Titanu, je kľúčovým cieľom Dragonfly. Dragonfly pristane v blízkosti Selku a bude skúmať rôzne miesta, analyzovať chemické zloženie povrchu, aby preskúmala zamrznuté pozostatky toho, čo mohlo byť predbiotickou chémiou v akcii.
NASA/JPL-Caltech/Univerzita v Nantes/Univerzita v Arizone

Náraz, ktorý vytvoril Selk, roztopil ľadovú horninu a vytvoril dočasné jazierko, ktoré mohlo zostať tekuté stovky až tisíce rokov pod izolačnou vrstvou ľadu, podobne ako zimné rybníky na Zemi. Ak by sa do bazéna primiešala prírodná nemrznúca zmes, napríklad amoniak, mohol zostať nezamrznutý ešte dlhšie a zmiešať vodu s organickými látkami a impaktným kremíkom, fosforom, sírou a železom a vytvoriť tak prapôvodnú polievku.

„Je to v podstate dlhodobý chemický experiment,“ povedala Sarah Hörstová, atmosférická chemička z Univerzity Johnsa Hopkinsa a spoluautorka vedeckého tímu Dragonfly. „Práve preto je Titan vzrušujúci. Je to prírodná verzia našich experimentov so vznikom života – až na to, že prebieha oveľa dlhšie a v planetárnom meradle.“

Vedci už desaťročia simulujú rané podmienky na Zemi, pričom zmiešavajú vodu s jednoduchými organickými látkami, aby vytvorili „prebiotickú polievku“, a spúšťajú reakcie elektrickým šokom. Problémom je čas. Väčšina testov trvá týždne, možno mesiace alebo roky.

Roztopené bazény v kráteri Selk však možno trvali desiatky tisíc rokov. Stále je to kratšie ako stovky miliónov rokov, ktoré potreboval život na Zemi, ale potenciálne dosť času na to, aby nastala kritická chémia.

„Nevieme, či život na Zemi trval tak dlho, pretože sa museli stabilizovať podmienky, alebo preto, že samotná chémia potrebovala čas,“ povedal Hörst. „Ale modely ukazujú, že ak hodíte organické látky z Titanu do vody, desaťtisíce rokov je dostatok času na to, aby sa chemické procesy udiali.“

Dragonfly túto teóriu preverí. Pristane neďaleko Selku, bude lietať z miesta na miesto a analyzovať povrchovú chémiu, aby preskúmala zamrznuté pozostatky toho, čo mohlo byť predbiotickou chémiou v akcii.

Morgan Cable, výskumný pracovník Laboratória prúdového pohonu NASA v južnej Kalifornii a spoluautor projektu Dragonfly, je mimoriadne nadšený z prístroja Dragonfly Mass Spectrometer (DraMS). Prístroj DraMS, ktorý vyvinulo Goddardovo centrum vesmírnych letov NASA v Greenbelte v štáte Maryland a ktorého kľúčový subsystém poskytlo Národné centrum pre priestorové štúdie (CNES), bude vyhľadávať indikátory komplexnej chémie.

„Nehľadáme presné molekuly, ale vzory, ktoré naznačujú zložitosť,“ povedal Cable. Na Zemi sa napríklad aminokyseliny, ktoré sú základom bielkovín, objavujú v špecifických vzorcoch. Svet bez života by vyrábal hlavne najjednoduchšie a menej zložité aminokyseliny.

Vo všeobecnosti sa Titan nepovažuje za obývateľný; je príliš studený na to, aby sa na ňom mohla vyskytnúť chémia života, ako ju poznáme, a na povrchu, kde sa nachádzajú organické látky a pravdepodobné zdroje energie, nie je žiadna kvapalná voda.

Napriek tomu vedci predpokladali, že ak sa na danom mieste nachádzajú zložky života a je na to dostatok času, mala by tam vzniknúť zložitá chémia a nakoniec aj život. Ak sa na Titane ukáže opak, môže to znamenať, že sme niečo o začiatku života nepochopili a že môže byť zriedkavejší, ako sme si mysleli.

„Ak tam nepôjdeme, nedozvieme sa, ako ľahko alebo ťažko tieto chemické kroky prebiehajú, takže sa tam musíme ísť pozrieť,“ povedal Cable. „To je tá zábavná vec, keď ideme na svet, ako je Titan. Sme ako detektívi s našimi lupami, pozeráme sa na všetko a rozmýšľame, čo to je.“

Dragonfly sa navrhuje a stavia pod vedením Laboratória aplikovanej fyziky Johna Hopkinsa (APL), ktoré riadi misiu pre NASA. Tím zahŕňa kľúčových partnerov z Goddardovho centra vesmírnych letov NASA a Laboratória prúdového pohonu NASA. Dragonfly riadi Marshallovo centrum vesmírnych letov NASA v Huntsville v Alabame pre riaditeľstvo vedeckých misií agentúry v ústredí NASA vo Washingtone.

Viac informácií o Dragonfly nájdete na stránke:

https://science.nasa.gov/mission/dragonfly/.

Autor: Jeremy Rehm
Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Laurel, Md.

Kontakty pre médiá:

Karen Fox / Molly Wasser
Ústredie, Washington
202-358-1600
karen.c.fox@nasa.gov / molly.l.wasser@nasa.gov

Mike Buckley
Laboratórium aplikovanej fyziky Johnsa Hopkinsa
443-567-3145
michael.buckley@jhuapl.edu