شناسایی نشانه‌هایی از مواد بیوشیمیایی کلیدی در تایتان، بزرگ‌ترین قمر زحل

به‌تازگی یک خبر جدید منتشر شد؛ خبری در مورد بزرگ‌ترین قمر زحل که آن را با نام تایتان می‌شناسیم. بر اساس این خبر، یکی از مواد ارگانیک استفاده‌شده از ساخت و تولید پلاستیک‌ به‌تازگی در اتمسفر این قمر رؤیت شده است.

درحالی‌که ماده‌ی شیمیایی اکریلونیتریل روی سیاره‌ی خودمان دارای استفاده‌های زیادی در زمینه‌ی پلیمر است و از آن برای ساختن پوشش‌های آکریلیک و پارچه‌های چادر استفاده می‌شود، شاید بتوانیم این را هم به خودمان بقبولانیم که تحت شرایط تایتان نیز این ماده می‌تواند در ساخته شدن سازه‌های انعطاف‌پذیری چون غشای سلول‌ها نقش داشته باشد.

در بررسی‌های علمی که پیش از این انجام شده بود، دانشمندان در سطوح بالایی تایتان به وجود برخی شواهد قوی از حضور مولکول وینیل سیانید یا همان اکریلونیتریل با فرمول شیمیایی C2H3CN پی برده بودند؛ اما اکنون دانشمندان ناسا با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از آرایه‌ی ALMA در آتاکاما، موفق به تأیید آن شده‌اند.

واحدهای این مولکول روی زمین از طریق سنتز و با تبدیل هیدروکربن متیل اتیلن (یا پروپان) ساخته می‌شوند. این واحدها در کنار همدیگر با استحکام کافی می‌مانند و به این ترتیب پلیمرهایی را شکل می‌دهند که گاهی در ترکیب با سایر مواد شیمیایی، می‌توانند برای ساختن فیبر به کار روند. فیبرها هم در تهیه‌ی لباس، بادبان‌ها و همچنین مواد بادگیر (و ضد هوا) ساخته می‌شوند.

مخلوط هیدروکربن‌های موجود در اتمسفر تایتان با ابرهای سیانیدی در همین بخش، می‌تواند از نظر تئوری در تایتان همان اتفاقی را رقم بزند که روی زمین انجام می‌شود؛ حال مشخص شده است که در عمل هم این واکنش روی می‌دهد. مائورین پالمر از مرکز پروازهای فضایی ناسا گودارد که سرپرستی این پژوهش را بر عهده داشته می‌گوید:

ما به شواهد قانع‌کننده‌ای دست یافته‌ایم مبنی بر اینکه اکریلونیتریل در اتمسفر تایتان حضور دارد. ما بر این باور هستیم که مقادیر عظیمی از این ماده‌ی خام می‌تواند در سطح قمر وجود داشته باشد.

تایتان در دهه‌ی اخیر به‌عنوان محبوب‌ترین جرم منظومه‌ی شمسی برای علاقه‌مندان به فضا و موجودات بیگانه تبدیل شده است.

اکنون به لطف داده‌های به‌دست‌آمده از مشاهدات کاوشگر کاسینی و همچنین تصاویر دریافتی با تلسکوپ‌های سطح زمین، در سال‌های اخیر دریافته‌ایم که این قمر دارای اتمسفری ضخیم از جنس نیتروژن و همچنین چرخه‌ی هوایی مبتنی بر تبخیر و کشش هیدروکربن‌های مایع است.

سطح تایتان احتمالا دارای دمایی حدود منفی ۱۷۹ درجه باشد؛ اندکی سرد به نظر می‌رسد! و همین‌طور اکسیژن زیادی هم در آنجا وجود ندارد، اما این امر نتوانسته است مانع از گمانه‌زنی‌های دانشمندان در مورد امکان وجود برخی از قابلیت‌ها یا مؤلفه‌های شبه‌حیات در این قمر شود.

یکی از ویژگی‌های حیات روی زمین مربوط به مجزا شدن فضای بیوشیمی در داخل حباب‌هایی کوچک است که ما آن‌ها را با نام سلول می‌شناسیم.

مولکول‌های چربی یا اگر بخواهیم دقیق بگوییم، فسفولیپیدها منجر به تشکیل لایه‌ای می‌شوند؛ لایه‌ای که به‌نوعی باعث متمرکز شدن سوپ شیمیایی می‌شود که به باور ما دارای یک ماهیت زیست‌شناختی است و باعث حفاظت آن‌ها در برابر عوامل محیطی می‌شود. مایکل موما یکی از پژوهشگران این پروژه می‌گوید:

توانایی تشکیل یک غشای پایدار به‌منظور جداسازی محیط درونی و بیرونی بسیار مهم است؛ زیرا باعث فراهم شدن زمینه‌ و ابزاری می‌شود که داخل غشا بتواند مواد شیمیایی را به مدت‌ کافی کنار هم برای آغاز برهم‌کنش‌هایی با همدیگر، نگه دارد.

البته وضع تایتان به‌گونه‌ای است که احتمال تولید این نوع لیپیدها در آنجا بعید به نظر می‌آید؛ اما چند سال پیش، دانشجویانی از دانشگاه کورنل غشاهای مشابهی ارائه دادند که امکان تشکیل شدن آن‌ها از ترکیبات نیتروژن‌داری همچون وینیل سیانید نیز وجود داشت.

این آزوتوسام‌ها (آزوتوسام واژه‌ای فرانسوی برای توصیف ترکیب نیتروژن است) می‌توانند خود را درون صفحاتی در کنار هم بیاورند، به‌نحوی‌که بتواند حباب‌هایی را همانند حباب‌های سلول‌های فسفولیپید ما به داخل سلول بکشد.

البته باید در نظر داشته باشیم که هنوز هم میان حباب اشاره‌شده در این پژوهش با آنچه فریمن دایسون یک بار از آن با عنوان مدل کیسه‌ی زباله یاد کرده بود وجود دارد. در آن مدل، برخی از فعل‌وانفعالات شیمیایی تکرارشونده در داخل یک غشای محافظت‌کننده با همدیگر برهم‌کنش می‌کنند.

اما به هر سو تأیید وجود مولکول‌های C2H3CN در استراتوسفر تایتان با میزان تمرکز ۲.۸ در هر میلیارد، بدین معنی است که ما می‌توانیم کماکان در مورد امکان گونه‌هایی از ماهیت‌های شیمیایی شبه‌زیستی در این جرم فضایی امیدوار باشیم و از شنیدن یافته‌های جدید هیجا‌ن‌زده شویم.

پژوهشگران از داده‌های آرشیوی به‌دست‌آمده از آرایه‌ی آلما در طی چندین ماه از سال ۲۰۱۴، به‌منظور پژوهش در مورد نشرهای نوری خاص رسیده از اتمسفر تایتان استفاده کرده‌اند.

فراوانی مواد شیمیایی در آنجا این امکان را به وجود می‌آورد که در بخش‌های پایینی‌تر اتمسفر تایتان، با فضای غلیظ‌تری روبرو باشیم و روی سطح آن نیز رسوب‌های فراوانی از همین ماده وجود داشته باشد و حتی در دریاچه‌ی تایتان، این مقدار بیشتر شود.

بر پایه‌ی برآورد گروه پژوهشی، مقادیر کافی از ماده‌ی وینیل سیانید در بخش‌هایی از تایتان می‌تواند با میزان تراکمی تا ۱۰ میلیون غشا در هر سانتی‌متر مربع نیز وجود داشته باشد.

گام بعدی برای پژوهشگران این خواهد بود که بتوانند آزوتسوم‌های وینیل سیانید را در محیط آزمایشگاه بسازند و روی چگونگی رفتار آن در شرایط تایتان پژوهش کنند. حتی اگر ما هیچ‌گاه نتوانیم هیچ موجود زنده‌ی ریز ساخته‌شده از وینیل‌سیانید را در تایتان پیدا کنیم، باز هم کشف نشانه‌هایی از شیمی در مرزهای دنیای زیست‌شناسی می‌تواند همواره هیجان‌انگیز باشد.

دستاوردهای این پژوهش در Science Advances منتشر شده است.