NASA-forskare har definitivt upptäckt den kemiska akrylnitril i atmosfären på Saturnus måne Titan, en plats som länge har fascinerat forskare som undersöker livets kemiska prekursorer.

På jorden, akrylnitril, även känd som vinylcyanid, är användbar vid tillverkning av plast. Under de hårda förhållandena på Saturnus största måne, denna kemikalie tros kunna bilda stabila, flexibla strukturer som liknar cellmembran. Andra forskare har tidigare föreslagit att akrylnitril är en ingrediens i Titans atmosfär, men de rapporterade inte en entydig upptäckt av kemikalien i smörgåsbordet av organiskt, eller kolrik, molekyler som finns där.

Nu, NASA-forskare har identifierat det kemiska fingeravtrycket av akrylnitril i Titan-data som samlats in av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile. Teamet hittade stora mängder av kemikalien på Titan, troligen i stratosfären – den disiga delen av atmosfären som ger denna måne dess brunorange färg.

"Vi hittade övertygande bevis för att akrylnitril finns i Titans atmosfär, och vi tror att en betydande tillgång av detta råmaterial når ytan, sa Maureen Palmer, en forskare vid Goddard Center for Astrobiology vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och huvudförfattare till en 28 juli, 2017, papper i Vetenskapens framsteg .

Cellerna från jordens växter och djur skulle inte hålla bra på Titan, där yttemperaturerna är i genomsnitt minus 290 grader Fahrenheit (minus 179 grader Celsius), och sjöar fulla av flytande metan.

2015, universitetsforskare tacklade frågan om huruvida några organiska molekyler som sannolikt finns på Titan kunde, under sådana ogästvänliga förhållanden, bildar strukturer som liknar lipiddubbelskikten i levande celler på jorden. Tunn och flexibel, lipiddubbelskiktet är huvudkomponenten i cellmembranet, som skiljer insidan av en cell från omvärlden. Detta team identifierade akrylnitril som den bästa kandidaten.

Dessa forskare föreslog att akrylnitrilmolekyler kunde komma samman som ett material som liknar ett cellmembran. Arket kan bilda en ihålighet, mikroskopisk sfär som de kallade en "azotosom". Denna sfär skulle kunna fungera som en liten förvarings- och transportbehållare, ungefär som de sfärer som lipidbilager kan bilda.

"Förmågan att bilda ett stabilt membran för att separera den inre miljön från den yttre är viktig eftersom det ger ett sätt att innehålla kemikalier tillräckligt länge för att tillåta dem att interagera, sa Michael Mumma, chef för Goddard Center for Astrobiology, som finansieras av NASA Astrobiology Institute. "Om membranliknande strukturer kunde bildas av vinylcyanid, det skulle vara ett viktigt steg på vägen till livet på Saturnus måne Titan."

Goddard-teamet fastställde att det finns gott om akrylnitril i Titans atmosfär, närvarande i koncentrationer upp till 2,8 delar per miljard. Kemikalien är förmodligen vanligast i stratosfären, på höjder av minst 125 miles (200 kilometer). Så småningom, akrylnitril tar sig till den kalla lägre atmosfären, där det kondenserar och regnar ut på ytan.

Forskarna beräknade hur mycket material som kunde deponeras i Ligeia Mare, Titans näst största sjö, som upptar ungefär samma yta som jordens Lake Huron och Lake Michigan tillsammans. Under Titans livstid, laget uppskattade, Ligeia Mare kunde ha samlat tillräckligt med akrylnitril för att bilda cirka 10 miljoner azotosomer i varje milliliter, eller kvarts tesked, av vätska. Det jämförs med ungefär en miljon bakterier per milliliter kustvatten på jorden.

Nyckeln till att detektera Titans akrylnitril var att kombinera 11 högupplösta datamängder från ALMA. Teamet hämtade dem från ett arkiv med observationer som ursprungligen var avsedda att kalibrera mängden ljus som tas emot av teleskoparrayen.

I den kombinerade datamängden, Palmer och hennes kollegor identifierade tre spektrallinjer som matchar akrylonitril-fingeravtrycket. This finding comes a decade after other researchers inferred the presence of acrylonitrile from observations made by the mass spectrometer on NASA's Cassini spacecraft.

"The detection of this elusive, astrobiologically relevant chemical is exciting for scientists who are eager to determine if life could develop on icy worlds such as Titan, " said Goddard scientist Martin Cordiner, senior author on the paper. "This finding adds an important piece to our understanding of the chemical complexity of the solar system."