Sjöar och hav av flytande metan, regn från kolvätemoln, och bevis på giftig vätecyanid i Titans atmosfär var bara några av upptäckterna som Cassini-sonden gjorde av Saturns största måne.

Rymdsonden har nu gjort sin sista passage av Titan när den är på väg mot sin stora final som kastar sig in i den ringade planeten senare i veckan.

Döpt till Cassinis "farväl kyss" av NASA, Titan har varit föremål för mycket granskning av sonden, med 127 förbiflygningar på sitt 13-åriga uppdrag att utforska planetsystemet.

En av Cassinis största bedrifter är dess bidrag till att reda ut Titans komplicerade kemi, utan tvekan ett av de mer kemiskt olika objekten i vårt solsystem.

Vi har sedan en tid tillbaka vetat att kombinationen av ultravioletta strålar från solen och partikelbombardement har förändrat atmosfären i huvudsak kväve och metan över tiden.

Denna kemi har upprätthållit en tjock, orange smoglager som omger hela kroppen, höljer Titans hav och landskap från sikt innan Cassinis ankomst.

Undersöker Titan

Med Cassinis verktygslåda med avancerade avkänningsinstrument – ​​kombinerat med atmosfärisk provtagning av Huygens-sonden under dess nedstigning till ytan 2005 – har uppdraget utvecklat en heltäckande bild av Titans kemi.

Spännande nog, ovanpå de hundratals molekyler som står för, kemiska modeller som utvecklats här på jorden som innehåller Cassini-data förutsäger förekomsten av ännu mer komplext material.

Av potentiell betydelse för biokemi, dessa molekyler har undvikit observation under det relativt korta Cassini-uppdraget, är antingen utom synhåll eller finns på nivåer under utrustningens detektionsgränser.

Även om de bara bildas i små mängder i atmosfären är det troligt att dessa livbärande arter har byggts upp på ytan under Titans historia. Så vad är dessa kemikalier och hur kommer de till?

Cyanidsnö

Till skillnad från jorden, syreatomer är ganska knappa i Titans atmosfär. Vatten är låst som ytis och det verkar inte finnas några rikliga källor till O₂-gas.

I syres ställe, vi ser kväve spela en mer betydande roll i Titans atmosfäriska kemi.

Här, vanliga produkter av kvävereaktioner är cyanidfamiljen av föreningar, varav vätecyanid (HCN) är den enklaste och mest förekommande.

När antalet cyanidmolekyler byggs upp vid lägre, kallare höjder bildar de molnlager av stora floppy polymerer (toliner) och spirande isaerosoler.

När aerosoler sjunker till ytan, skal av metan och etanis bildar ytterligare lager på utsidan. Detta verkar för att skydda det inre organiska materialet vid dess nedstigning till ytan innan det sprids i kolvätesjöar och hav.

Överraskande nog är det dessa cyanidföreningar, kemikalier som är nära förknippade med toxicitet och död för jordiska livsformer, som faktiskt kan ge vägar för livsbärande biomolekyler att bildas i rymdmiljöer.

Vissa simuleringar förutspår att cyanider som fångas i isar och som utsätts för rymdstrålning kan leda till syntesen av aminosyror och DNA-nukleobasstrukturer – byggstenarna i livet på jorden.

Upprymd över dessa förutsägelser och deras konsekvenser för astrobiologi, kemister har skyndat sig att utforska dessa reaktioner i laboratoriet.

Synkrotronexperiment:Titan-i-burk

Våra bidrag till astrokemin har fokuserat på att simulera Titans atmosfär och dess cyaniddis.

Med en specialiserad gascell installerad vid Australian Synchrotron, vi kan replikera de kalla temperaturer som är förknippade med Titans molnlager.

Genom att injicera cyanider (den vänligare sorten) i vår cell kan vi bestämma storleken, struktur och täthet hos Titan-aerosoler när de växer över tiden; sondering med infrarött ljus från anläggningen.

Dessa resultat har försett oss med en lista med signaturer för vilka vi kan lokalisera cyanidaerosoler med hjälp av infraröd astronomi.

Nästa steg blir att så dessa aerosoler med organiska arter för att avgöra om de kan identifieras i utomjordiska atmosfärer.

Kanske kommer dessa signaler att fungera som en ledstjärna för framtida utforskningar utformade för att söka efter komplext organiskt material på mer avlägsna platser i rymden – potentiellt till och med på "jätten jorden" exoplaneter i avlägsna stjärnsystem.

Livet utanför jorden

Rymden ger oss ett unikt perspektiv för att vända tillbaka sidorna av kemi. Bland planeterna, månar och stjärnor - och den inte riktigt tomheten mellan - vi kan studera de första reaktionerna som tros ha startat kemin här på jorden.

Använder allt känsligare teleskop och avancerade rymdfarkoster, vi har avslöjat kemiska plantskolor - fickor av gas och is som utövas för hård rymdstrålning - i vårt solsystem och utanför.

Så kallt, isiga föremål som Titan, Jupiters månar, Trans-neptuniska objekt (som Pluto och andra mindre kroppar i Kuiperbältet och bortom), såväl som mikroskopiska interstellära dammpartiklar, alla genererar organiska molekyler av högre ordning från enkla kemiska ingredienser.

Så vitt vi vet, bristen på värme och flytande vatten hindrar liv från att existera i dessa världar.

Dock, vi kan leta efter ledtrådar om livets ursprung på en primitiv jord. Levererades livbärande kemikalier via kometnedslag, eller tillverkad internt nära de tidiga havsstränderna eller djuphavsvulkaner? Att observera kemin hos avlägsna föremål kan en dag ge svaren.

Dessa razzior i vår kemiska historia har möjliggjorts av de betydande steg vi har tagit i vår utforskning av rymden, inklusive, som ett lysande exempel, den rungande framgången för Cassinis utforskning av Titan.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.