Apa yang membuat aerosol begitu menarik bagi para ilmuwan planet adalah bahwa mereka terdiri dari molekul organik - bahan potensial bagi kehidupan.
Dengan mensimulasi proses kimia yang mungkin berada di atmosfer Titan, bulan terbesar Saturnus, sebuah tim peneliti dipimpin ilmuwan Universitas Arizona menemukan asam amino dan basa nukleotida – bahan yang paling penting dari kehidupan di bumi.
Dalam sebuah percobaan mengeksplorasi proses kimia yang mungkin terjadi dalam atmosfir berkabut di bulan terbesar Saturnus, sebuah tim yang dipimpin ilmuwan Universitas Arizona, menemukan berbagai molekul organik kompleks – termasuk asam amino dan basa nukleotida, bahan yang paling penting bagi kehidupan di Bumi.
“Tim kami adalah yang pertama untuk dapat melakukan hal ini dalam atmosfir tanpa zat cair. Hasil kami menunjukkan, adalah mungkin membuat molekul yang sangat kompleks di bagian luar atmosfer,” kata Sarah Horst, seorang mahasiswi pascasarjana di UA Lunar and Planetary Lab, yang memimpin upaya penelitian internasional bersama dengan penasehatnya, profesor ilmu planet, Roger Yelle.
Molekul yang ditemukan termasuk lima basa nukleotida yang digunakan pada kehidupan di Bumi untuk membangun materi genetik DNA dan RNA: sitosin, adenin, timin, guanin dan urasil, serta dua asam amino terkecil, glisin dan alanin. Asam amino adalah blok bangunan protein.
Horst menyajikan temuan itu pada pertemuan tahun ini di Planetary Science Division dari American Astronomical Society di Pasadena, California pada tanggal 7 Oktober.
Partikel kecil yang dianggap menciptakan kabut asap yang menyelimuti bulan Saturnus, Titan. (Kredit: Horst S.)
Hasilnya menunjukkan bahwa tidak hanya atmosfir Titan yang bisa menjadi kolam molekul prebiotik yang berfungsi sebagai batu loncatan untuk kehidupan, tetapi mereka menawarkan perspektif baru tentang munculnya kehidupan di darat juga: Daripada penggabungan dalam sebuah sup primordial, unsur-unsur pertama kehidupan di planet kita mungkin dihujani dari kabut primordial di atmosfer.
Yang eksentrik dari sistem surya
Titan telah begitu mempesona – dan membingungkan – para ilmuwan untuk waktu yang lama.
“Ini adalah satu-satunya bulan di tata surya kita yang memiliki atmosfer yang cukup besar,” kata Horst. “Atmosfernya membentang lebih jauh ke angkasa daripada Bumi. Bulan lebih kecil sehingga memiliki gravitasi yang kurang untuk menariknya.”
Atmosfer Titan juga terlalu padat: Di permukaannya, tekanan atmosfer sama dengan di dasar kolam sedalam 15-kaki di Bumi.
“Pada saat yang sama, atmosfer Titan lebih mirip dengan atmosfer kita daripada atmosfer lain di tata surya,” kata Horst. “Bahkan, Titan telah disebut ‘Bumi membeku dalam waktu’ karena beberapa orang percaya planet tersebut merupakan apa yang bisa tampak pada bumi seperti awal waktu.”
Ketika Voyager I terbang di atas Titan pada tahun 1980, gambar-gambar yang ditransmisikan kembali ke bumi menunjukkan bola orange yang kabur.
“Untuk waktu yang lama, itu saja yang kita tahu tentang Titan,” kata Horst. “Yang terlihat hanyalah atmosfer, bukan permukaan bulan. Kami tahu bulan itu memiliki atmosfer dan mengandung metana serta molekul organik kecil, tapi hanya itu saja.”
Sementara itu, para ilmuwan mengetahui bahwa kabut Titan terdiri dari aerosol, seperti kabut asap yang menyelubungi banyak wilayah metropolitan di Bumi. Aerosol, partikel kecil sekitar seperempat juta inci, mirip bola salju kecil bila dilihat dengan mikroskop elektron berkuatan tinggi.
Sifat dari aerosol Titan masih merupakan misteri. Apa yang membuat mereka begitu menarik bagi para ilmuwan planet adalah bahwa mereka terdiri dari molekul organik – bahan potensial bagi kehidupan.
“Kami ingin tahu jenis kimia apa yang dapat terjadi di atmosfer dan seberapa jauh ia bisa bertahan.”Apakah kami membicarakan molekul kecil yang dapat berlanjut menjadi hal-hal yang lebih menarik? Bisakah protein terbentuk di atmosfer itu?” Kata Horst. “
Apa yang diperlukan untuk membuat molekul kehidupan?
Untuk itu terjadi, energi dibutuhkan untuk memecah molekul sederhana atmosfer – nitrogen, metana dan karbon monoksida – dan mengatur ulang fragmen menjadi senyawa yang lebih kompleks seperti molekul prebiotik.
“Ini tidak mungkin bisa terjadi di permukaan Titan,” kata Horst. “Kabut itu begitu tebal di mana bulan diselubungi dalam kegelapan senja yang abadi. Plus, pada -192 derajat Fahrenheit, air es yang kita duga melingkupi permukaan bulan sama kerasnya dengan granit.”
Bagaimanapun juga, bagian atas atmosfer terkena pembomanan konstan dari radiasi ultraviolet dan partikel bermuatan yang berasal dari matahari dan dibelokkan oleh medan magnet Saturnus, yang dapat memicu reaksi kimia yang diperlukan.
Untuk mempelajari atmosfer Titan, para ilmuwan harus mengandalkan data yang dikumpulkan oleh pesawat ruang angkasa Cassini, yang telah menjelajahi sistem Saturnus sejak tahun 2004 dan terbang di atas Titan rata-rata setiap beberapa minggu.
“Dengan Voyager, kami hanya melihat,” kata Horst. “Dengan Cassini, kami bisa sedikit menyentuh bulan.”
Selama terbang bermanuver, Cassini telah melahap beberapa molekul pada bentangan terluar atmosfer Titan dan dianalisis dengan spektrometer massa. Sayangnya, instrumen ini tidak dirancang untuk mengungkap identitas molekul yang lebih besar – persisnya jenis yang ditemukan mengambang dalam jumlah besar di dalam kabut misterius Titan.
“Cassini tidak bisa terlalu dekat dengan permukaan karena atmosfernya yang menahan pesawat ruang angkasa itu,” kata Horst. “Yang terdalam yang bisa dicapai adalah 900 kilometer (560 mil) dari permukaan. Tidak bisa lebih dekat dari itu. “
Untuk menemukan jawaban, Horst dan rekan-rekan kerjanya harus menciptakan atmosfer Titan di Bumi. Lebih tepatnya, di laboratorium di Paris, Perancis.
“Pada dasarnya, kami tidak dapat mereproduksi atmosfer Titan di laboratorium, tetapi harapan kami adalah, dengan melakukan hal simulasi, kami dapat mulai memahami kimia yang mengarah pada formasi aerosol,” kata Horst “Kita kemudian dapat menggunakan apa yang kita pelajari di lab dan menerapkannya pada apa yang sudah kita ketahui tentang Titan.”
Seperti mata-mata dalam sebuah film
Horst dan para kolaboratornya mencampurkan gas-gas yang ditemukan di atmosfer Titan pada ruang reaksi terbuat dari stainless-baja dan mengenakan campuran pada gelombang yang menyebabkan pelepasan gas – proses yang sama untuk membuat neon bersinar – untuk mensimulasikan energi menghantam pinggiran luar dari atmosfer bulan.
Debit listrik menyebabkan beberapa bahan baku gas mengikat bersama-sama menjadi zat padat, mirip dengan cara sinar matahari UV menciptakan kabut di Titan. Ruang sintesis, yang dibangun oleh grup berkolaborasi di Paris, adalah unik karena menggunakan medan listrik untuk menjaga aerosol dalam keadaan mengapung.
“Aerosol terbentuk selagi mereka mengambang di sana,” jelas Horst. “Begitu mereka berkembang menjadi cukup berat, mereka jatuh ke bagian bawah bejana reaksi dan kami mengikis mereka keluar.”
“Dan kemudian,” ia menambahkan, “sampel melanjutkan petualangan.”
Untuk menganalisis aerosol, Horst harus menggunakan spektrometer massa beresolusi tinggi di laboratorium di Grenoble, sekitar tiga jam perjalanan dari Paris dengan TGV, kereta berkecepatan tinggi Perancis.
“Saya selalu bercanda bahwa saya merasa seperti seorang mata-mata di film karena saya mengambil sampel kami, menempatkan mereka ke dalam botol kecil, menyegel mereka semua dan kemudian saya naik TGV, dan setiap 5 menit saya membuka koper, ‘Apakah mereka masih ada di situ? Apakah mereka masih ada di situ?’ Sampel-sampel itu benar-benar sangat berharga.”
Sebuah jendela menuju atmosfer Titan: Dengan menggunakan energi dari gelombang mikro, campuran gas di dalam ruang reaksi reaksi menyala seperti neon pink. Ribuan molekul organik kompleks mengakumulasi di bagian bawah ruangan selama percobaan ini. (Kredit: Horst S.)
Dengan menganalisis reaksi produk dengan spektrometer massa, para peneliti mengidentifikasi sekitar 5.000 rumus molekul yang berbeda.
“Kami benar-benar tidak tahu berapa banyak molekul dalam sampel ini selain bahwa itu cukup banyak,” kata Horst. “Dengan asumsi setidaknya ada tiga atau empat variasi struktural dari masing-masingnya, kami membicarakan hingga 20.000 molekul yang bisa ada di situ. Jadi dalam beberapa cara, kami tidak terkejut bahwa kami sedang membuat dasar nukleotida dan asam amino.”
“Spektrometer massa memberitahu kami atom apa yang membentuk aerosol, tetapi tidak mengatakan kepada kami struktur molekul-molekulnya,” kata Horst. “Apa yang benar-benar ingin kami ketahui, formula-formula apa yang ada di dalam spektrum massa?”
“Selagi iseng, kami berkata, ‘Hei, itu akan sangat mudah jika menuliskan daftar rumus molekul dari semua asam amino dan basa nukleotida yang digunakan dalam kehidupan di Bumi dan memiliki komputer untuk menyelesaikannya’.”
“Suatu hari saya sedang duduk di depan komputer saya – saya baru saja menulis daftar – dan saya menimpan file ke dalamnya, menekan ‘Enter’ dan pergi untuk melakukan sesuatu,” katanya. “Ketika saya kembali dan melihat layar, komputer mencetak daftar semua hal-hal yang telah ia temukan dan saya duduk di sana dan memperhatikannya untuk sementara waktu. Aku berpikir: Itu tidak mungkin.”
“Saya berlari ke atas untuk menemui Roger, penasihat saya, dan dia tidak ada di sana,” kata Horst sambil tertawa. “Saya kembali ke kantor saya, dan kemudian ke atas lagi untuk menemukan dia dan dia tidak ada. Ini sangat menegangkan. “
“Kami tidak pernah mulai berkata, ‘kami ingin membuat hal-hal ini’, ini lebih seperti ‘hei, mari kita lihat apakah mereka ada di sana’. Anda telah punya semua potongan-potongan kecil melayang di dalam plasma, dan jadi kita akan mengharapkan mereka membentuk macam-macam hal.”
Selain nukleotida, unsur-unsur kode genetik dari semua kehidupan di Bumi, Horst mengidentifikasikannya lebih dari setengah formula molekul untuk 22 asam amino yang hidup yang digunakan untuk membuat protein.
Titan: Sebuah jendela menuju Bumi di masa lalu?
Dalam beberapa cara, Horst mengatakan, penemuan molekul kehidupan Bumi dalam percobaan suasana asing adalah ironis.
Berikut ini alasannya: Sifat kimia yang terjadi di Titan mungkin mirip dengan yang terjadi di bumi awal yang menghasilkan bahan biologis dan akhirnya mengarah pada evolusi kehidupan. Proses ini tidak lagi terjadi di atmosfer bumi karena kelimpahan besar oksigen memotong pendek siklus kimia sebelum molekul besar memiliki kesempatan untuk membentuk. Di sisi lain, beberapa oksigen diperlukan untuk membuat molekul biologis. Atmosfer Titan muncul untuk menyediakan hanya cukup oksigen untuk memasok bahan baku bagi molekul biologis, tetapi tidak cukup untuk memenuhi pembentukan mereka.
“Ada banyak alasan mengapa kehidupan di Titan mungkin akan didasarkan pada kimia benar-benar berbeda dari kehidupan di Bumi,” tambah Horst, “salah satunya adalah adanya zat cair di Bumi. Bagian yang menarik bagi kita adalah bahwa kita sekarang tahu Anda bisa membuat cukup banyak hal yang Anda inginkan dalam sebuah atmosfer. Siapa yang tahu jika jenis kimia ini tidak terjadi di planet-planet di luar tata surya kita?”
Sumber: sciencedaily.com
Berita di atas berasal dari bahan-bahan yang disediakan oleh Universitas Arizona. Artikel aslinya ditulis oleh Daniel Stolte, Universitas Komunikasi.
Source:http://www.faktailmiah.com/
0 Comments:
Posting Komentar