Titan, Saturns größter Mond, höchstwahrscheinlich nicht bewohnbar

Astrobiologe stellt fest, dass Titan möglicherweise nicht genügend Aminosäuren für die Entstehung von Leben hat.

Eine von der westlichen Astrobiologin Catherine Neish geleitete Studie zeigt den unterirdischen Ozean von Titan – dem größten Mond von Saturn – ist höchstwahrscheinlich eine unbewohnbare Umgebung, was bedeutet, dass jede Hoffnung, in der eisigen Welt Leben zu finden, im Wasser scheitert.

Diese Entdeckung bedeutet, dass es weitaus unwahrscheinlicher ist, dass Weltraumwissenschaftler und Astronauten jemals Leben im äußeren Sonnensystem finden, der Heimat der vier „Riesen“-Planeten: JupiterSaturn, Uranus Und Neptun.

„Leider müssen wir bei der Suche nach außerirdischen Lebensformen in unserem eigenen Sonnensystem jetzt etwas weniger optimistisch sein“, sagte Neish, Professor für Geowissenschaften. „Die wissenschaftliche Gemeinschaft war sehr erfreut darüber, Leben in den eisigen Welten des äußeren Sonnensystems zu finden, und dieser Befund legt nahe, dass dies möglicherweise weniger wahrscheinlich ist, als wir bisher angenommen haben.“

Auswirkungen auf die Suche nach außerirdischem Leben

Die Identifizierung von Leben im äußeren Sonnensystem ist ein wichtiges Interessengebiet für Planetenwissenschaftler, Astronomen und staatliche Raumfahrtbehörden wie die NASA, vor allem weil man annimmt, dass viele Eismonde der Riesenplaneten große unterirdische Ozeane mit flüssigem Wasser haben. Man geht beispielsweise davon aus, dass Titan unter seiner eisigen Oberfläche einen Ozean hat, der mehr als das Zwölffache des Volumens der Ozeane auf der Erde hat.

Catherine Neish, Professorin für Geowissenschaften. Bildnachweis: Western Communications

„Das Leben, wie wir es hier auf der Erde kennen, braucht Wasser als Lösungsmittel, daher sind Planeten und Monde mit viel Wasser von Interesse, wenn man nach außerirdischem Leben sucht“, sagte Neish, Mitglied des Western Institute for Earth and Space Exploration.

In der Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Astrobiologieversuchten Neish und ihre Mitarbeiter, die Menge organischer Moleküle zu quantifizieren, die von der organisch reichen Oberfläche des Titanen in den Ozean unter der Oberfläche übertragen werden könnten, indem sie Daten aus Einschlagskratern nutzten.

Kometen, die im Laufe seiner Geschichte auf Titan einschlugen, haben die Oberfläche des eisigen Mondes zum Schmelzen gebracht und dabei Pfützen aus flüssigem Wasser geschaffen, die sich mit den organischen Stoffen an der Oberfläche vermischt haben. Die entstehende Schmelze ist dichter als ihre Eiskruste, sodass das schwerere Wasser durch das Eis sinkt, möglicherweise bis zum unterirdischen Ozean des Titanen.

Anhand der angenommenen Einschlagsraten auf Titans Oberfläche ermittelten Neish und ihre Mitarbeiter, wie viele Kometen unterschiedlicher Größe Titan im Laufe seiner Geschichte jedes Jahr treffen würden. Dies ermöglichte es den Forschern, die Fließgeschwindigkeit des Wassers mit organischen Stoffen vorherzusagen, das von der Oberfläche des Titans in sein Inneres gelangt.

Neish und das Team stellten fest, dass das Gewicht der auf diese Weise übertragenen organischen Stoffe recht gering ist und nicht mehr als 7.500 kg/Jahr an Glycin – dem einfachsten Amino – beträgt Säure, aus denen Proteine ​​im Leben bestehen. Das entspricht ungefähr der Masse eines männlichen afrikanischen Elefanten. (Alle Biomoleküle, wie Glycin, verwenden Kohlenstoff – ein Element – ​​als Rückgrat ihrer Molekülstruktur.)

„Ein Elefant pro Jahr, der Glycin in einen Ozean einbringt, der das zwölffache Volumen der Ozeane auf der Erde hat, reicht nicht aus, um Leben zu erhalten“, sagte Neish. „Früher ging man oft davon aus, dass Wasser gleichbedeutend mit Leben sei, vernachlässigte aber die Tatsache, dass Leben andere Elemente, insbesondere Kohlenstoff, braucht.“

Andere eisige Welten (wie die Jupitermonde Europa und Ganymed sowie der Saturnmond Enceladus) haben fast keinen Kohlenstoff auf ihrer Oberfläche, und es ist unklar, wie viel Kohlenstoff aus ihrem Inneren stammen könnte. Titan ist der eisige Mond im Sonnensystem mit dem höchsten organischen Gehalt. Wenn also sein unterirdischer Ozean nicht bewohnbar ist, verheißt das nichts Gutes für die Bewohnbarkeit anderer bekannter eisiger Welten.

„Diese Arbeit zeigt, dass es sehr schwierig ist, den Kohlenstoff von der Titanoberfläche in den Ozean unter der Oberfläche zu übertragen – im Grunde ist es schwierig, sowohl das Wasser als auch den Kohlenstoff, die für das Leben benötigt werden, am selben Ort zu haben“, sagte Neish.

Dragonfly ist ein Dual-Quadcopter-Lander, der die Umgebung auf Titan nutzen würde, um zu mehreren Orten zu fliegen, die einige hundert Kilometer voneinander entfernt liegen, um Materialproben zu nehmen und die Oberflächenzusammensetzung zu bestimmen, um die organische Chemie und Bewohnbarkeit von Titan zu untersuchen, atmosphärische und Oberflächenbedingungen zu überwachen und Bilder zu erstellen Landformen zur Untersuchung geologischer Prozesse und zur Durchführung seismischer Studien. Bildnachweis: NASA

Flug der Libelle

Trotz der Entdeckung gibt es noch viel mehr über Titan zu lernen, und für Neish stellt sich die große Frage: Woraus besteht es?

Neish ist Co-Forscher am Dragonfly-Projekt der NASA, einer für 2028 geplanten Raumfahrtmission, bei der ein Roboter-Drehflügler (Drohne) auf die Oberfläche des Titans geschickt wird, um dessen präbiotische Chemie zu untersuchen, also wie sich organische Verbindungen für die Entstehung des Lebens bilden und selbst organisieren auf der Erde und darüber hinaus.

„Es ist nahezu unmöglich, die Zusammensetzung der an organischen Stoffen reichen Oberfläche von Titan zu bestimmen, indem man sie mit einem Teleskop durch die an organischen Stoffen reiche Atmosphäre betrachtet“, sagte Neish. „Wir müssen dort landen und die Oberfläche beproben, um ihre Zusammensetzung zu bestimmen.“

Bisher ist es nur der internationalen Raumfahrtmission Cassini-Huygens im Jahr 2005 gelungen, eine Robotersonde erfolgreich auf Titan zu landen, um Proben zu analysieren. Es ist nach wie vor das erste Raumschiff, das auf Titan landete, und die am weitesten von der Erde entfernte Landung, die je ein Raumschiff gemacht hat.

„Auch wenn der unterirdische Ozean nicht bewohnbar ist, können wir viel über die präbiotische Chemie auf Titan und der Erde lernen, indem wir die Reaktionen auf der Titanoberfläche untersuchen“, sagte Neish. „Wir würden wirklich gerne wissen, ob dort interessante Reaktionen ablaufen, insbesondere dort, wo sich die organischen Moleküle mit flüssigem Wasser vermischen, das bei Einschlägen entsteht.“
Als Neish mit ihrer neuesten Studie begann, befürchtete sie, dass dies negative Auswirkungen auf die Dragonfly-Mission haben würde, aber tatsächlich hat dies zu noch mehr Fragen geführt.

„Wenn die gesamte durch Einschläge erzeugte Schmelze in die Eiskruste sinken würde, hätten wir keine Proben in der Nähe der Oberfläche, in denen sich Wasser und organische Stoffe vermischt haben. „Das sind Regionen, in denen Dragonfly nach den Produkten dieser präbiotischen Reaktionen suchen könnte, was uns Aufschluss darüber geben könnte, wie Leben auf verschiedenen Planeten entstehen kann“, sagte Neish.

„Die Ergebnisse dieser Studie sind im Hinblick auf die Bewohnbarkeit des Oberflächenmeeres von Titan noch pessimistischer, als ich erwartet hatte, aber es bedeutet auch, dass es in der Nähe der Titanoberfläche interessantere präbiotische Umgebungen gibt, wo wir sie mit den Instrumenten von Dragonfly untersuchen können.“

Referenz: „Organic Input to Titan’s Subsurface Ocean Through Impact Cratering“ von Catherine Neish, Michael J. Malaska, Christophe Sotin, Rosaly MC Lopes, Conor A. Nixon, Antonin Affholder, Audrey Chatain, Charles Cockell, Kendra K. Farnsworth, Peter M . Higgins, Kelly E. Miller und Krista M. Soderlund, 2. Februar 2024, Astrobiologie.
DOI: 10.1089/ast.2023.0055