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जैसा कि हम जानते हैं कि जीवन को कम से कम तीन तत्वों को परेशान करना पड़ता है: पानी, ऊर्जा और एक वातावरण। मंगल और बृहस्पति और शनि दोनों के आस-पास के चंद्रमाओं में, इन तीन तत्वों में से एक या दो का प्रमाण है, लेकिन एक पूर्ण सेट उपलब्ध होने पर कम ज्ञात होता है। केवल शनि के चंद्रमा, टाइटन में, पृथ्वी के दबाव में तुलनीय वातावरण है, और यह मार्टियन वन (पृथ्वी के समुद्र स्तर के दबाव का 1%) की तुलना में बहुत अधिक मोटा है।
टाइटन के हाइड्रोकार्बन धुंध के सिमुलेशन के बारे में सबसे दिलचस्प बात यह है कि इस धूमिल घटक में थोलिंस (ग्रीक शब्द, मैला) से अणु होते हैं जो जीवन के भवन ब्लॉकों की नींव बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड, स्थलीय जीवन के बिल्डिंग ब्लॉक्स में से एक, जब ये लाल-भूरे रंग के स्मॉग जैसे कणों को पानी में रखा जाता है। जैसा कि कार्ल सागन ने कहा है, टाइटन को प्रारंभिक रसायन शास्त्र के वातावरण के समान व्यापक माना जा सकता है, क्योंकि इस रसायन विज्ञान के संबंध में यह निश्चित रूप से जीवन की उत्पत्ति के लिए प्रासंगिक है।
यह गर्मियों में, नासा के कैसिनी अंतरिक्ष यान, 1997 में लॉन्च किया गया था, जो शनि और उसके चंद्रमाओं के चार साल के लिए कक्षा में जाने के लिए निर्धारित है। 2005 की शुरुआत में, सूअर की खाल उतारने की जांच धुंधले टाइटन वातावरण में और चंद्रमा की सतह पर उतरने के लिए निर्धारित है। कैसिनी स्पेसक्राफ्ट ऑर्बिटर पर 12 इंस्ट्रूमेंट्स हैं, और ह्यूजेंस प्रोब पर 6 इंस्ट्रूमेंट्स हैं। Huygens जांच मुख्य रूप से वायुमंडल का नमूना लेने के लिए तैयार है। जांच माप लेने और सतह पर आधे घंटे तक की छवियों को रिकॉर्ड करने के लिए सुसज्जित है। लेकिन जांच का कोई पैर नहीं है, इसलिए जब यह टाइटन की सतह पर सेट होता है तो इसका अभिविन्यास यादृच्छिक होगा। और इसकी लैंडिंग साइट असर वाले जीवों द्वारा नहीं हो सकती है। मिशन की प्रगति के दौरान कैसिनी की छवियाँ अपनी वर्तमान कक्षा में लगातार अद्यतन और देखने के लिए उपलब्ध हैं।
स्थलीय परीक्षण ट्यूब में टाइटन की जटिल रसायन विज्ञान की नकल करने के बारे में खगोल विज्ञान पत्रिका को पेरिस विश्वविद्यालय के जीन-वैज्ञानिक बर्नार्ड के साथ अनुसंधान वैज्ञानिक के साथ बात करने का अवसर मिला। टाइटन के पर्यावरण के अपने सिमुलेशन क्लासिक प्रीबायोटिक सूप का निर्माण करते हैं, जो पहले शिकागो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं, हेरोल्ड उरे और स्टेनली मिलर द्वारा पचास साल पहले शुरू किया गया था।
एस्ट्रोबायोलॉजी पत्रिका (AM): सबसे पहले टाइटन के वायुमंडलीय रसायन विज्ञान में आपकी रुचि को किसने प्रेरित किया?
जीन-मिशेल बर्नार्ड (JB): दो सरल अणु (नाइट्रोजन और मीथेन) एक बहुत ही जटिल रसायन विज्ञान कैसे बनाते हैं? क्या रसायन विज्ञान जैव रसायन है? पृथ्वी पर चरम स्थितियों में जीवन की हाल की खोजें (दक्षिणी ध्रुव में बैक्टीरिया -40? C और archaea +110 की तुलना में? हाइड्रोथर्मल स्रोतों के आसपास के क्षेत्र में?) मान लें कि जीवन अन्य दुनिया और अन्य पर मौजूद हो सकता है? शर्तेँ।
टाइटन में खगोलीय ब्याज है क्योंकि यह घने वातावरण के साथ सौर मंडल का एकमात्र उपग्रह है। टाइटन का वातावरण नाइट्रोजन और मीथेन से बना है। सूर्य और शनि के वातावरण से आने वाले ऊर्जावान कण जटिल रसायन विज्ञान की अनुमति देते हैं, जैसे कि हाइड्रोकार्बन और नाइट्राइल। उपग्रह के चारों ओर कण भी एक स्थायी धुंध पैदा करते हैं, मीथेन, हवाओं, मौसमों की बारिश हाल ही में, टाइटन की सतह पर हाइड्रोकार्बन की झीलों का पता चला है। मुझे लगता है कि अगर कैसिनी-ह्यूजेंस मिशन द्वारा इसकी पुष्टि की जाती है, तो यह खोज, बड़ी दिलचस्पी होगी।
यह टाइटन को पृथ्वी का एक एनालॉग बना देगा, क्योंकि इसमें वायुमंडल (गैस), झीलें (तरल), धुंध और मिट्टी (ठोस), जीवन की उपस्थिति के लिए तीन आवश्यक वातावरण होंगे।
टाइटन की धुंध की रचना अज्ञात है। केवल ऑप्टिकल डेटा उपलब्ध हैं और वे इस कार्बोनेस सामग्री की जटिलता के कारण विश्लेषण करना मुश्किल हैं। टाइटन के वातावरण की रसायन विज्ञान की नकल करने के लिए कई प्रयोग किए गए हैं, विशेष रूप से कार्ल सगन के समूह द्वारा "थोलिंस" नामक एयरोसोल्स एनालॉग। ऐसा लगता है कि जीवन की उत्पत्ति में थोलिन शामिल हो सकता है। दरअसल, इन टाइटन एयरोसोल एनालॉग्स की हाइड्रोलिसिस जीवन के अग्रदूतों एमिनो एसिड के निर्माण को जन्म देती है।
AM: क्या आप मिलर-उरे प्रयोगों को टाइटन के कम तापमान और अद्वितीय रसायन विज्ञान के लिए अनुकूलित करने के लिए अपने प्रयोगात्मक सिमुलेशन का वर्णन कर सकते हैं?
जेबी: मिलर-उरे प्रयोगों के बाद से, माना जाता है कि प्रीबायोटिक प्रणाली के कई प्रयोगात्मक सिमुलेशन किए गए हैं। लेकिन मल्लाह के डेटा की पुनर्प्राप्ति के बाद, टाइटन के वातावरण का अनुकरण करने के लिए इस दृष्टिकोण पर वापस आना आवश्यक था। फिर कई वैज्ञानिकों ने मिलर के तंत्र जैसी प्रणाली में नाइट्रोजन-मीथेन मिश्रण को पेश करके ऐसे सिमुलेशन प्रयोगों को अंजाम दिया। लेकिन प्रायोगिक स्थितियों और टाइटन की स्थितियों के बीच अंतर के कारण एक समस्या स्पष्ट हो गई। दबाव और तापमान टाइटन के वातावरण के प्रतिनिधि नहीं थे। फिर हमने ऐसे प्रयोगों को करने का निर्णय लिया जो दबाव और टाइटन के समताप मंडल के तापमान को पुन: उत्पन्न करते हैं: नाइट्रोजन में 2% मीथेन का एक गैस मिश्रण, एक निम्न दबाव (लगभग 1 mbar) और एक क्रायोजेनिक प्रणाली, ताकि कम तापमान हो। इसके अलावा, हमारे सिस्टम को एक ग्लोव बॉक्स में रखा जाता है जिसमें शुद्ध नाइट्रोजन होता है ताकि ठोस उत्पादों की परिवेशी वायु द्वारा संदूषण से बचा जा सके।
AM: आप टाइटन के सिंथेटिक रसायन को ट्रिगर करने के लिए सबसे अच्छा ऊर्जा स्रोत क्या मानते हैं: सैटर्नियन कणों का मैग्नेटोस्फीयर, सौर विकिरण, या कुछ और?
जेबी: वैज्ञानिक इस बारे में बहस करते हैं कि टाइटन के वातावरण में ऊर्जा स्रोतों का सबसे अच्छा स्रोत क्या होगा। पराबैंगनी (यूवी) विकिरण? ब्रह्मांडीय किरणों? शनि के मैग्नेटोस्फीयर से आने वाले इलेक्ट्रॉन और अन्य ऊर्जावान कण? ये सभी स्रोत शामिल हैं, लेकिन उनकी घटना ऊंचाई पर निर्भर करती है: आयनमंडल में अत्यधिक पराबैंगनी विकिरण और इलेक्ट्रॉन, समताप मंडल में यूवी प्रकाश, जबकि क्षोभमंडल में कॉस्मिक किरणें होती हैं।
मुझे लगता है कि उपयुक्त प्रश्न होना चाहिए: प्रयोगात्मक लक्ष्य क्या है? यदि टाइटन के समताप मंडल में हाइड्रोजन साइनाइड (एचसीएन) रसायन को समझना है, तो एचसीएन के यूवी विकिरण के साथ एक सिमुलेशन उपयुक्त है। यदि लक्ष्य क्षोभमंडल में गैलेक्टिक कॉस्मिक किरणों द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्रों के प्रभावों को निर्धारित करना है, तो एक नकली टाइटन-वायुमंडल का एक कोरोना निर्वहन बेहतर है।
टाइटन की समतापमंडलीय स्थितियों का अध्ययन करने के लिए, हमने अपने सिमुलेशन में एक इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज का उपयोग करने के लिए चुना। यह विकल्प वैज्ञानिकों के एक अल्पसंख्यक द्वारा लड़ा जाता है क्योंकि टाइटन के समताप मंडल में मुख्य ऊर्जा स्रोत यूवी विकिरण है। लेकिन हमारे परिणामों ने हमारे प्रयोग को मान्य किया। हमने टाइटन पर देखी गई सभी जैविक प्रजातियों का पता लगाया। हमने इसके अवलोकन से पहले CH3CN (एसिटोनिट्राइल) की उपस्थिति की भविष्यवाणी की। हमने पहली बार dicyanoacetylene, C4N2, कमरे के तापमान पर एक अस्थिर अणु का पता लगाया था जो टाइटन के वातावरण में भी पाया गया है। हमारे प्रयोग में बनाए गए ठोस उत्पादों के मध्य अवरक्त हस्ताक्षर टाइटन टिप्पणियों के अनुरूप थे।
AM: आपके परिणाम कैसिनी-ह्यूजेंस जांच के लिए नियोजित वायुमंडलीय परीक्षण का हिस्सा कैसे हैं?
जेबी: फ्रांस में ऑब्जर्वेटोएयर एस्ट्रोनोमिक डी बोर्दो की एक टीम के साथ सहयोग करने के बाद, हमने एरोसोल एनालॉग्स के ढांकता हुआ स्थिरांक निर्धारित किया। यह हमें अनुमान लगाने की अनुमति देगा कि टाइटन के वायुमंडल और सतह के गुण कैसिनी-ह्यूजेंस रडार प्रयोगों के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित कर सकते हैं। Huygens जांच जहाज पर एयरोसोल गुणों से प्रभावित हो सकता है, लेकिन इस परिणाम की पुष्टि करने के लिए पूरक प्रयोगों को किया जाना चाहिए।
दो साल पहले, हमने गैस मिश्रण, एन 2 / सीएच 4 / सीओ (98 / 1.99 / 0.01) पेश किया था। लक्ष्य टाइटन पर सबसे प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन युक्त कार्बन मोनोऑक्साइड के प्रभाव को निर्धारित करना था। हैरानी की बात है कि हमने गैसीय अवस्था में ऑक्सिरैन को प्रमुख ऑक्सीजन युक्त उत्पाद के रूप में पाया। यह अस्थिर अणु इंटरस्टेलर माध्यम में खोजा गया था, लेकिन सैद्धांतिक मॉडल टाइटन के रसायन विज्ञान के लिए इसकी भविष्यवाणी नहीं करते हैं। फिर भी शायद यह अणु टाइटन पर मौजूद है।
वर्तमान में, हम अपने प्रयोगात्मक रिएक्टर के अंदर बनाए गए पहले अणुओं, रेडिकल्स, परमाणुओं और आयनों (या are प्रजातियों) का विश्लेषण कर रहे हैं। हम CN, CH, NH, C2, HCN, C2H2 जैसी उत्साहित प्रजातियों का अध्ययन करने के लिए अवरक्त स्पेक्ट्रोमेट्री और यूवी-दृश्य उत्सर्जन का उपयोग कर रहे हैं। अगला, हम इन प्रजातियों की प्रचुरता और ठोस उत्पादों की संरचनाओं के बीच संबंध का निरीक्षण करेंगे। पुर्तगाल में पोर्टो विश्वविद्यालय के सहयोग से विकसित एक सैद्धांतिक मॉडल के साथ इन प्रयोगात्मक परिणामों को युग्मित करना, हम प्रयोगात्मक रिएक्टर में होने वाले रसायन विज्ञान के बारे में बेहतर समझ रखेंगे। यह हमें कैसिनी-ह्यूजेंस डेटा और टाइटन के धुंध गठन का विश्लेषण करने की अनुमति देगा।
हमारी टीम मिशन विज्ञान के स्तर पर भी शामिल है, साथ ही मिशन के वैज्ञानिकों में से एक लेबरटॉयर इंटर-यूनिवर्सीट देस सिस्ट? मेस एट्रोवर्सी? रिक्स, लिसा) में भी हमारे समूह में है। हमारे प्रयोगशाला tholins Huygens जांच और कैसिनी ऑर्बिटर पर कई उपकरणों को जांचने के लिए गाइड के रूप में उपयोग किया जाएगा।
जांच और परिक्रमा पर 18 यंत्र हैं। गैस क्रोमैटोग्राफी और मास स्पेक्ट्रोस्कोपी [जीसी-एमएस] के लिए अंशांकन परीक्षण आवश्यक हैं। जीसी-एमएस टाइटन के वातावरण में रसायनों की पहचान और माप करेगा।
एयरोसोल कलेक्टर और पायरोलेसर (एसीपी) के लिए अंशांकन परीक्षण भी आवश्यक हैं। यह प्रयोग फिल्टर के माध्यम से वायुमंडल से एरोसोल कणों में आकर्षित करेगा, फिर ओवन में फंसे हुए नमूनों को गर्म करके वाष्पशील वाष्प बना देगा और जटिल कार्बनिक पदार्थों को विघटित कर देगा।
समग्र इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर (CIRS), जो ऑर्बिटर पर एक थर्मल मापने वाला उपकरण है, को भी कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है। पिछले गहरे अंतरिक्ष मिशनों की तुलना में, कैसिनी-ह्यूजेंस पर स्पेक्ट्रोमीटर एक महत्वपूर्ण सुधार है, जिसमें मल्लाह वॉएरक्रॉफ्ट के स्पेक्ट्रोमीटर की तुलना में दस गुना अधिक वर्णक्रमीय संकल्प है।
AM: क्या आपके पास इस शोध के लिए भविष्य की योजना है?
जेबी: हमारा अगला कदम मैरी-क्लेयर गजेओ द्वारा विकसित एक प्रयोग है, जिसे "सेतुप" कहा जाता है। प्रयोग में दो भाग होते हैं: नाइट्रोजन को अलग करने के लिए एक ठंडा प्लाज्मा, और एक फोटोकैमिकल रिएक्टर, जो कि मिथोडिसिसेट मिथेन की फोटोडिसिसेट करता है। इससे हमें टाइटन की स्थिति का बेहतर वैश्विक अनुकरण मिलेगा।
मूल स्रोत: NASA Astrobiology Magazine
