Saturnus måne bär på föregångare till livets byggstenar

Titan är Saturnus största måne med en radie som är lite mindre än hälften av jordens. Genom att studera Titan och utvecklingen av dess atmosfär, kan vi lära oss mycket om hur vår egen planets atmosfär kan har utvecklats. Oleg Shebanits har i sin doktorsavhandling vid Uppsala universitet granskat tunga laddade molekyler och stoft (aerosoler) i Titans övre atmosfär.

På grund av den låga gravitationen i Titans atmosfär blir atmosfären ”fluffig”och nästan fördubblar månens storlek (se bilden). När en atmosfär utsätts för joniserande strålning (solljus, kosmisk strålning eller energirika partiklar) bildas det en laddad gas – jonosfär – i dess övre delar.

Titans jonosfär har under senare år blivit känd för sin komplexa organiska kemi och tros likna den tidiga jordens jonosfär. Komplexa organiska föreningar har upptäckts i Titans jonosfär och i labbexperiment har man kunnat visa att aminosyror lätt bildas om man blandar dessa föreningar med vatten – aminosyror som bland annat bygger upp våra egna proteiner.

Bildar dis 
De organiska molekylerna i Titans jonosfär klumpar ihop sig till dammkorn, lika stora som korn i ett fint vetemjöl. De bildar så småningom Titans karakteristiska orangea dis, innan partiklarna regnar ner och hamnar i sjöar av flytande metan på Titans yta.

Vatten finns på Titan endast under ytan, i dess underjordiska ocean, men det kan finnas kopplingar till ytan. Titans jonosfär har därför fångat forskarnas uppmärksamhet och man hoppas kunna utvinna några pusselbitar till frågan om livets uppkomst. Eftersom dessa organiska molekyler och stoftkorn bildas redan i jonosfären har man kunnat studera dem på plats med hjälp av rymdfarkosten Cassinis instrument.

– I min avhandling har jag undersökt fördelningen av tunga laddade molekyler och partiklar i Titans jonosfär, säger Oleg Shebanits. Jag kan konstatera att de är en väsentlig del av Titans jonosfär och att jonosfärens egenskaper drastiskt förändras när de framträder på en höjd av cirka 1 000 km.

Rymdvädersond runt Saturnus
Resultaten baseras på data insamlade av den amerikanska rymdfarkosten Cassini som var i omloppsbana runt Saturnus och dess månar 2004-2017. Bland annat kommer data från Langmuirsonden, en rymdväderstation utvecklad och byggd i Uppsala av Institutet för rymdfysik, IRF, i Uppsala. Cassini gjorde drygt 125 förbiflygningar av Titan, den enda kända månen i solsystemet med en tjock atmosfär.

Oleg Shebanits senaste artiklar visar att fördelningen av de tunga molekylerna och partiklarna också varierar med solaktiviteten, som påverkar bildandet av partiklarna. vilket endast har blivit möjligt med mätningarna Cassinis mätningar som insamlades under drygt en solcykel.

De metoder som Oleg har utvecklat för analys av data från Cassinis Langmuirsond kan även tillämpas för andra Langmuirsonder i liknande miljöer.

Avhandlingen: Titan’s ionosphere and dust – as seen by a space weather station

Institutet för rymdfysik
Cassini

Kontakt:
Oleg Shebanits, Institutet för rymdfysik, Uppsala, oleg.shebanits@irfu.se, 018-471 59 44