Titan-leven eet nooit warm

Heet nieuws bij 200 graden onder nul: misschien is er leven op de Saturnus-maan Titan, zegt NASA-planeetonderzoeker Chris McKay. Hij denkt dat Titan-bacteriën kunnen overleven op organische moleculen en waterstof in de ijskoude atmosfeer. McKay publiceert binnenkort over zijn theorie in het vakblad Icarus van de American Astronomical Society.

door

Comfortabel is Titan naar onze maatstaven niet: de grootste Saturnus-maan heeft een oppervlakte-temperatuur van 200 graden onder nul. De atmosfeer bestaat voor meer dan 95% uit stikstof, aangevuld met waterstof, methaan (CH4) en ingewikkelder koolwaterstofverbindingen. Titans inheemse bacteriën zouden volgens Chris McKay (NASA’s Ames Research Center) en Heather Smith (International Space University, Straatsburg) de lange organische moleculen uit de atmosfeer eten, waterstof ademen in plaats van zuurstof en methaan uitscheiden.

Titan is een van de raadsels van ons zonnestelsel. De maan is groter dan de planeten Mercurius en Pluto en heeft als enige maan in het stelsel een atmosfeer. Die ondoorzichtige oranje soep zit, lieten de Voyager-sondes in 1980 en 1981 al zien, vol met organische verbindingen van kool-, water- en stikstof als methaan, ethaan, acetyleen en ingewikkelder moleculen (tholines). Komt er ook leven voor? Dat lijkt dan in de verste verte niet op aards leven. Titaans leven is geëvolueerd bij een temperatuur van 73 graden boven het absolute nulpunt.
bron: Voyager 2 / NASA
Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

De op één na grootste maan van Saturnus gaat verscholen onder een dikke, ondoorzichtige atmosfeer die op grondniveau 1,6 keer zo dicht is als onze eigen dampkring. Waar die uit bestaat en hoe Titan’s oppervlak eruit ziet is vanaf de aarde slecht te zien. De twee Voyager-sondes scheerden al in 1980 en 1981 langs Titan voor een eerste close-up. Voor écht gedetailleerde gegevens moest de wereld wachten tot 2005. Na de afdaling en landing van ESA’s ruimtesonde Huygens op 14 januari hebben wetenschappers eindelijk een sonde op het mysterieuze Titan.

Atmosfeer doorgelicht

Huygens nam op 14 januari snufjes van de dichte soep met zijn Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS), een apparaat om de chemische samenstelling van de atmosfeer te meten. Chris McKay hoopt nu in de databrij van GCMS sporen van waterstofademende bacteriën te vinden. Als het Titan-leven waterstof ademt, is er minder waterstof aan het oppervlak dan op grote hoogte. McKay’s berekeningen voorspellen dat de bacteriën het waterstofpeil aan Titan’s oppervlak omlaag brengen tot één duizendste van de normale concentratie.

Wanneer McKay zekerheid heeft over zijn Titan-bacteriën is onduidelijk. De GCMS-gegevens moeten eerst worden doorgespit op zoek naar het waterstof-spoor. Hoofd-onderzoeker van GCMS Hasso Niemann (Goddard Space Flight Center) tegen New Scientist: “Uiteindelijk hopen we – op zijn minst – een bovengrens aan de waterstofconcentratie te vinden”. Gelukkig is ingeademd waterstof niet het enige teken van leven.

Oppervlak van Titan, gefotografeerd door ESA’s Huygens-lander. De stenen zijn volgens experts afgerond door stromend methaan. Uit de manier waarop ze over het landschap zijn verdeeld denken de wetenschappers die Huygens’ gegevens analyseren af te leiden dat de rotsen zijn achtergelaten door een methaanstroom.
bron: ESA.
Klik op de afbeelding voor een versie met ingetekend de grootte van de rotsen.

Op Titan groeien geen planten, en op een miljard kilometer van de zon zorgt de dichte atmosfeer zonlicht dat fotosynthese al helemaal geen optie is. Bacteriën op Titan zouden volgens McKay kunnen leven van de organische moleculen die in de atmosfeer zweven: McKay’s bacteriën leven van de lucht.

Samen met Heather Smith rekende McKay door hoeveel energie een bacterie op Titan uit de verschillende moleculen kan halen. Ethaan en de grotere tholines leveren minimale energie; methaanproducerende bacteriën op aarde zouden er maar nauwelijks van kunnen leven. Het acetyleen van Titan is daarmee vergeleken krachtvoer; het levert tot zes maal zoveel energie. “Op zich zou je dat makkelijker kunnen meten”, zei McKay tegen New Scientist. “Als de microbes acetyleen eten zie je de concentratie daarvan aan het oppervlak net zo afvallen als die van het waterstof dat ze inademen.”

Extremofiel

Leven gaat waar we het niet verwachten; bacteriën die in extreem zoute meren overleven, in omgevingen zonder zuurstof, in extreme hitte of kou zijn er maar genoeg. Met een verzamelnaam heten ze extremofielen. Op aarde komt zwavel-etend leven voor in de diepe, koude, lichtloze oceaan. Rond black smokers, waar vulkanisch verhit water de oceaan in stroomt, ontstaan kleine oases van leven.

Als er Titan-leven bestaat, houdt zich dat misschien ook op rond hete bronnen: cryo-vulkanen. Binnenin Titan is het iets warmer dan aan het oppervlak en zit misschien water dat niet bevriest door opgelost ammonia. Zulk water is een iets minder vijandelijke omgeving dan het ijskoude oppervlak. Als het door bewegingen van de Titan-korst uitstroomt over het land, bevriest het water: een ijskoude vulkaan waar bacteriën omheen krioelen.

Hoe meer extremofielen worden gevonden, hoe zinniger het idee van panspermia klinkt: die theorie zegt dat het leven in de vorm van geharde sporen door de ruimte reist. Het leven is volgens panspermia helemaal niet op aarde ontstaan, maar bijvoorbeeld in uitgestrekte moleculaire wolken tussen de sterren.

Ondertussen draagt ook de mensheid bij aan panspermia. Eén stam bacteriën heeft het namelijk prima naar de zin in de vacuümtestruimte van NASA’s Jet Propulsion Laboratory. Bacillus Safensis overleeft in zijn spore-vorm hard vacuüm, extreme koude en beschieting met gammastraling. Aan boord van de Mars Rovers zou B. Safensis de half jaar durende reis van de aarde naar Mars makkelijk hebben overleefd. Wie weet zijn ze dus verre verwanten van Mars-leven – of de waterstofademers van Titan.