En studie ledd av den västerländska astrobiologen Catherine Neish visar att Titans underjordiska hav – Saturnus största måne – sannolikt är en icke beboelig miljö, vilket betyder att allt hopp om att hitta liv i den isiga världen är dött i vattnet.

Denna upptäckt betyder att det är mycket mindre troligt att rymdforskare och astronauter någonsin kommer att hitta liv i det yttre solsystemet, hem för de fyra "jätte" planeterna:Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus.

"Tyvärr kommer vi nu att behöva vara lite mindre optimistiska när vi letar efter utomjordiska livsformer inom vårt eget solsystem", säger Neish, professor i geovetenskap. "Forskarsamhället har varit mycket entusiastiska över att hitta liv i de isiga världarna i det yttre solsystemet, och detta fynd tyder på att det kan vara mindre troligt än vi tidigare antagit."

Identifieringen av liv i det yttre solsystemet är ett stort intresseområde för planetforskare, astronomer och statliga rymdorganisationer som NASA, till stor del eftersom många isiga månar på jätteplaneterna tros ha stora underjordiska oceaner av flytande vatten. Titan, till exempel, tros ha ett hav under sin isiga yta som är mer än 12 gånger volymen av jordens hav.

"Livet som vi känner det här på jorden behöver vatten som lösningsmedel, så planeter och månar med mycket vatten är intressanta när man letar efter utomjordiskt liv", säger Neish, medlem av Westerns Institute for Earth and Space Exploration.

I studien, publicerad i tidskriften Astrobiology , försökte Neish och hennes medarbetare att kvantifiera mängden organiska molekyler som kunde överföras från Titans organiskt rika yta till dess underjordiska hav, med hjälp av data från nedslagskratring.

Kometer som har påverkat Titan genom hela dess historia har smält ytan på den isiga månen och skapat pooler av flytande vatten som har blandat sig med ytans organiska ämnen. Den resulterande smältan är tätare än dess isiga skorpa, så det tyngre vattnet sjunker genom isen, möjligen hela vägen till Titans underjordiska hav.

Med hjälp av de antagna nedslagshastigheterna på Titans yta bestämde Neish och hennes medarbetare hur många kometer av olika storlekar som skulle träffa Titan varje år under dess historia. Detta gjorde det möjligt för forskarna att förutsäga flödeshastigheten för vatten som transporterar organiska ämnen som reser från Titans yta till dess inre.

Neish och teamet fann att vikten av organiskt material som överförs på detta sätt är ganska liten, inte mer än 7 500 kg glycin per år – den enklaste aminosyran som utgör proteiner i livet. Detta är ungefär samma massa som en afrikansk hanelefant. (Alla biomolekyler, som glycin, använder kol – ett grundämne – som ryggraden i sin molekylära struktur.)

"En elefant per år av glycin i ett hav 12 gånger volymen av jordens hav är inte tillräckligt för att upprätthålla liv," sa Neish. "Tidigare antog människor ofta att vatten är lika med liv, men de försummade det faktum att livet behöver andra grundämnen, särskilt kol."

Andra isiga världar (som Jupiters månar Europa och Ganymedes och Saturnus måne Enceladus) har nästan inget kol på sina ytor, och det är oklart hur mycket som kan hämtas från deras inre. Titan är den mest organiskt rika isiga månen i solsystemet, så om dess underjordiska hav inte är beboeligt bådar det inte gott för andra kända isiga världars beboelighet.

"Detta arbete visar att det är mycket svårt att överföra kolet på Titans yta till dess underjordiska hav - i grund och botten är det svårt att ha både vattnet och kolet som behövs för livet på samma plats," sa Neish.

Sländans flyg

Trots upptäckten finns det fortfarande mycket mer att lära sig om Titan, och för Neish är den stora frågan, vad är den gjord av?

Neish är en medutredare i NASA Dragonfly-projektet, ett planerat rymdfarkostuppdrag 2028 för att skicka en robotrotorfarkost (drönare) till Titans yta för att studera dess prebiotiska kemi, eller hur organiska föreningar bildas och självorganiseras för livets ursprung på jorden och bortom.

"Det är nästan omöjligt att bestämma sammansättningen av Titans organiskt rika yta genom att titta på den med ett teleskop genom dess organiskt rika atmosfär," sa Neish. "Vi måste landa där och prova ytan för att bestämma dess sammansättning."

Hittills har endast Cassini-Huygens internationella rymduppdrag 2005 framgångsrikt landat en robotsond på Titan för att analysera prover. Det är fortfarande den första rymdfarkosten som landar på Titan och den längsta landningen från jorden som en rymdfarkost någonsin har gjort.

"Även om havet under ytan inte är beboeligt, kan vi lära oss mycket om prebiotisk kemi på Titan och jorden genom att studera reaktionerna på Titans yta," sa Neish. "Vi skulle verkligen vilja veta om intressanta reaktioner inträffar där, särskilt när de organiska molekylerna blandas med flytande vatten som genereras i stötar."

När Neish startade sin senaste studie var hon orolig att det skulle påverka Dragonfly-uppdraget negativt, men det har faktiskt lett till ännu fler frågor.

"Om all smälta som produceras av stötar sjunker ner i isskorpan, skulle vi inte ha prover nära ytan där vatten och organiska ämnen har blandat sig. Det här är regioner där Dragonfly kunde söka efter produkterna från dessa prebiotiska reaktioner och lära oss om hur livet kan uppstå på olika planeter", sa Neish.

"Resultaten från den här studien är ännu mer pessimistiska än jag insåg när det gäller beboeligheten av Titans ythav, men det betyder också att det finns mer intressanta prebiotiska miljöer nära Titans yta, där vi kan prova dem med instrumenten på Dragonfly."

Mer information: Catherine Neish et al, Organic Input to Titans Subsurface Ocean Through Impact Cratering, Astrobiology (2024). DOI:10.1089/ast.2023.0055

Journalinformation: Astrobiologi

Tillhandahålls av University of Western Ontario