De grootste maan van Saturnus is waarschijnlijk onbewoonbaar

Uit een onderzoek van de westerse astrobioloog Katherine Nish blijkt dat de oceaan onder het oppervlak van Titan – de grootste maan van Saturnus – waarschijnlijk een onbewoonbare omgeving is, wat betekent dat elke hoop op het vinden van leven op de ijskoude wereld dood is.

Deze ontdekking betekent dat het onwaarschijnlijk is dat ruimtewetenschappers en astronauten leven zullen vinden in de buitenste delen van het zonnestelsel, waar zich de vier ‘gigantische’ planeten bevinden: Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus.

“Helaas zullen we nu minder optimistisch moeten zijn bij het zoeken naar buitenaardse levensvormen in ons zonnestelsel”, zegt Nish, hoogleraar aardwetenschappen. “De wetenschappelijke gemeenschap is erg enthousiast over het vinden van leven op de ijzige werelden van het buitenste zonnestelsel, en dit resultaat suggereert dat dit wellicht minder waarschijnlijk is dan we eerder aannamen.”

Het identificeren van leven in de buitenste delen van het zonnestelsel is een belangrijk interessegebied voor planetaire wetenschappers, astronomen en overheidsruimtevaartorganisaties zoals NASA, grotendeels omdat wordt aangenomen dat veel van de ijzige manen van reuzenplaneten grote ondergrondse oceanen met vloeibaar water bevatten. Er wordt bijvoorbeeld gedacht dat Titan een oceaan onder zijn ijskoude oppervlak heeft die meer dan twaalf keer zo groot is als de oceanen op aarde.

“Het leven zoals wij dat hier op aarde kennen heeft water nodig als oplosmiddel, dus planeten en manen die veel water bevatten zijn belangrijk bij het zoeken naar buitenaards leven”, zegt Nish, lid van het Western Institute for Earth and Space Exploration.

In de Stadiongepubliceerd in het tijdschrift AstrobiologieMet behulp van gegevens van inslagkraters probeerden Nish en haar medewerkers te bepalen hoeveel organische moleculen er van het organisch rijke oppervlak van Titan naar de ondergrondse oceaan konden worden getransporteerd.

Kometen die door de geschiedenis heen met Titan in botsing zijn gekomen, hebben het ijskoude oppervlak van de maan doen smelten, waardoor poelen van vloeibaar water zijn ontstaan ​​die zich vermengden met organisch materiaal aan het oppervlak. De resulterende smelt is dichter dan de ijskoude korst, waardoor zwaarder water door het ijs zakt en mogelijk de ondergrondse oceaan van Titan bereikt.

Op basis van veronderstelde inslagen op het oppervlak van Titan bepaalden Nisch en haar medewerkers hoeveel kometen van verschillende groottes Titan elk jaar zouden treffen in de loop van zijn geschiedenis. Hierdoor konden onderzoekers de stroomsnelheid voorspellen van water dat organische materialen transporteert die van het oppervlak van Titan naar het binnenland bewegen.

Nish en zijn team ontdekten dat het gewicht aan organisch materiaal dat op deze manier wordt getransporteerd erg klein is: niet meer dan 7.500 kg/jaar aan glycine, het eenvoudigste aminozuur waaruit de eiwitten van het leven bestaan. Dit is ongeveer dezelfde massa als een mannelijke Afrikaanse olifant. (Alle biomoleculen, zoals glycine, gebruiken koolstof – een element – ​​als de ruggengraat van hun moleculaire structuur.)

“Eén olifant per jaar glycine in een oceaan die twaalf keer zo groot is als de oceanen van de aarde is niet genoeg om leven in stand te houden,” zei Neesh. “In het verleden gingen mensen er vaak van uit dat water gelijk stond aan leven, maar ze negeerden het feit dat leven andere elementen nodig heeft, vooral koolstof.”

Andere ijzige werelden (zoals de manen Europa en Ganymede van Jupiter en de maan Enceladus van Saturnus) hebben bijna geen koolstof op hun oppervlak, en het is onduidelijk hoeveel er van binnenuit kan worden verkregen. Titan is de meest organisch-rijke ijzige maan in het zonnestelsel, dus als de oceaan onder het oppervlak onbewoonbaar is, voorspelt dat niet veel goeds voor de bewoonbaarheid van andere bekende ijzige werelden.

“Dit werk toont aan dat het erg moeilijk is om koolstof op het oppervlak van Titan naar de ondergrondse oceaan te transporteren, en dat het erg moeilijk is om het water en de koolstof die nodig zijn voor het leven op dezelfde plek naast elkaar te laten bestaan,” zei Nisch.

Libel vlucht

Ondanks deze ontdekking valt er nog steeds veel te leren over Titan, en voor Nish is de grote vraag: waar is het van gemaakt?

Nish is mede-onderzoeker van het Dragonfly-project van NASA, een ruimtevaartuigmissie gepland voor 2028 om een ​​robotvliegtuig (drone) naar het oppervlak van Titan te sturen om de prebiotische chemie te bestuderen, of hoe organische verbindingen zich vormen en zichzelf organiseren voor het ontstaan ​​van het leven. Op en naast de grond.

“Het is bijna onmogelijk om de samenstelling van het organisch-rijke oppervlak van Titan te bepalen door het met een telescoop door de organisch-rijke atmosfeer te bekijken,” zegt Nish. “We moeten daar landen en monsters van het oppervlak nemen om de samenstelling ervan te bepalen.”

Tot nu toe, in 2005, heeft de internationale ruimtemissie Cassini-Huygens met succes een robotsonde op Titan geland om monsters te analyseren. Dit blijft het eerste ruimtevaartuig dat op Titan landt en de verste landing ooit gemaakt door een ruimtevaartuig vanaf de aarde.

“Zelfs als de ondergrondse oceaan niet bewoonbaar was, kunnen we veel leren over de chemie van het voorleven op Titan en de aarde door interacties op het oppervlak van Titan te bestuderen,” zei Nisch. “We zouden heel graag willen weten of daar interessante interacties plaatsvinden, vooral wanneer organische moleculen zich vermengen met vloeibaar water als gevolg van botsingen.”

Toen Nish aan haar eindstudie begon, was ze bang dat dit een negatieve impact zou hebben op de Dragonfly-missie, maar het leidde feitelijk tot meer vragen.

“Als al het smelten van de inslagen in de ijskorst zou zinken, zouden we geen monsters hebben aan het oppervlak waar water en organisch materiaal zich vermengen. Dit zijn de gebieden waar Dragonfly zou kunnen zoeken naar de producten van die prebiotische reacties, en ons zou leren hoe het leven zou zo kunnen zijn,” zei Nish: “Ze kunnen hun oorsprong vinden op verschillende planeten.”

“De resultaten van dit onderzoek zijn pessimistischer dan ik me realiseerde met betrekking tot de bewoonbaarheid van de oppervlakte-oceaan van Titan, maar ze betekenen ook dat er interessantere prebiotische omgevingen bestaan ​​nabij het oppervlak van Titan, die we kunnen bemonsteren met behulp van instrumenten op Dragonfly.”