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私たちが知っているように、生命を宿すには少なくとも3つの要素が必要です。それは、水、エネルギー、そして大気です。火星と木星と土星の両方の周りの月の間には、これらの3つの要素の1つまたは2つの証拠がありますが、完全なセットが利用可能かどうかはあまり知られていません。土星の月、タイタンだけが地球の気圧に匹敵する大気を持ち、火星の衛星よりはるかに厚い（地球の海面気圧の1％）。
タイタンの炭化水素ヘイズのシミュレーションで最も興味深い点は、このスモッグ成分には、生命のビルディングブロックの基礎を形成することができる（ギリシャ語の泥からの）トリンと呼ばれる分子が含まれていることです。たとえば、これらの赤褐色のスモッグのような粒子を水中に入れると、地球上の生命のビルディングブロックの1つであるアミノ酸が形成されます。カールセーガンが指摘したように、タイタンはその化学的性質に関しては初期の地球大気とほぼ同じであると見なされる可能性があり、このように、それは生命の起源に確かに関連しています。
この夏、1997年に打ち上げられたNASAのカッシーニ宇宙船は、土星とその衛星の周りを4年間周回する予定です。 2005年の初めに、ピギーバックするホイヘンス探査機は、かすんでいるタイタンの大気に突入し、月面に着陸する予定です。 Cassini Spacecraft Orbiterには12個の計器があり、Huygensプローブには6個の計器があります。ホイヘンスプローブは、主に大気のサンプリングに向けられています。プローブは、測定を行い、表面上で最長30時間画像を記録するように装備されています。ただし、プローブには脚がないため、タイタンの表面に着地すると、方向がランダムになります。そしてその着陸は有機物を運ぶサイトによってではないかもしれません。カッシーニが現在の軌道にある場所の画像は継続的に更新され、ミッションの進行に合わせて表示できます。
Astrobiology Magazineは、パリの大学の研究者であるJean-Michel Bernardと、地球の試験管でタイタンの複雑な化学をシミュレートする方法について話し合う機会がありました。彼のタイタンの環境のシミュレーションは、50年前にシカゴ大学の研究者であるハロルドユーリーとスタンリーミラーによって最初に開拓された古典的なプレバイオティックスープに基づいています。
Astrobiology Magazine（AM）： タイタンの大気化学への興味を最初に刺激したものは何ですか？
ジャンミッシェルバーナード（JB）： 2つの単純な分子（窒素とメタン）はどのようにして非常に複雑な化学を生み出しますか？化学は生化学になりますか？地球上の極限状態での生命の最近の発見（-40℃の南極の細菌と熱水源の近くの+ 110℃を超える古細菌）は、生命が他の世界や他の世界に存在する可能性があると仮定することを可能にします条件。
タイタンは、太陽系の中で大気が密集している唯一の衛星であるため、天文学的に関心があります。タイタンの大気は窒素とメタンでできています。太陽と土星の環境から来るエネルギー粒子は、炭化水素やニトリルの形成などの複雑な化学反応を可能にします。粒子はまた、衛星の周りに恒久的な煙霧、メタンの雨、風、季節を生成します最近、炭化水素の湖がタイタンの表面で検出されたようです。この発見は、カッシーニ・ホイヘンスのミッションで確認された場合、非常に興味深いものになると思います。
大気（ガス）、湖（液体）、ヘイズ、土壌（固体）という生命の出現に必要な3つの環境があるため、タイタンは地球の類似物になります。
タイタンのかすみの構成は不明です。利用できるのは光学データのみであり、この炭素質材料の複雑さのために分析は困難です。タイタンの大気の化学を模倣するために、多くの実験が行われました。特に、カールセーガンのグループによって「tholins」と名付けられたエアロゾルの類似物です。トリンは生命の起源に関与しているようです。実際、これらのTitanエアロゾル類似体の加水分解は、生命の前駆体であるアミノ酸の形成を引き起こします。
AM： Miller-Urey実験を拡張して、タイタンの低温と独自の化学に合わせてカスタマイズした実験シミュレーションについて教えてください。
JB： Miller-Urey実験以来、想定されるプレバイオティックシステムの多くの実験シミュレーションが行われてきました。しかし、ボイジャーのデータを取得した後、タイタンの雰囲気をシミュレートするには、このアプローチに戻る必要があるように見えました。その後、数人の科学者が、ミラーの装置のようなシステムに窒素とメタンの混合物を導入することにより、このようなシミュレーション実験を行いました。しかし、実験条件とタイタンの条件の違いにより、問題が明らかになりました。気圧と気温はタイタンの環境を代表するものではありませんでした。次に、タイタンの成層圏の圧力と温度を再現する実験を行うことにしました。低温にするために、2％のメタンと窒素の混合ガス、低圧（約1 mbar）、および低温システムです。さらに、私たちのシステムは、固体製品の周囲の空気による汚染を回避するために、純粋な窒素を含むグローブボックスに配置されます。
AM： タイタンの合成化学を引き起こすのに最適なエネルギー源は何だと思いますか：土星の粒子の磁気圏、太陽放射、または何か他のもの？
JB： 科学者は、タイタンの大気中のエネルギー源を最もよくシミュレートするのに最適なエネルギー源について議論します。紫外線（UV）放射？宇宙線？土星の磁気圏からの電子やその他のエネルギー粒子？これらすべてのソースが関係していますが、それらの発生は高度によって異なります。極端紫外線と電離層の電子、成層圏の紫外線、対流圏では宇宙線が発生します。
適切な質問は次のとおりである必要があると思います：実験的な目標は何ですか？タイタンの成層圏におけるシアン化水素（HCN）の化学を理解する場合は、HCNのUV放射を使用したシミュレーションが適切です。目標が対流圏の銀河宇宙線によって生成された電界の影響を決定することである場合、シミュレートされたタイタン大気のコロナ放電が好ましい。
タイタンの成層圏の状態を研究するにあたり、シミュレーションでは放電を使用することにしました。タイタンの成層圏における主なエネルギー源は紫外線であるので、この選択は少数の科学者によって論争されています。しかし、私たちの結果は実験を検証しました。タイタンで観測されたすべての有機種を検出しました。その観測の前に、CH3CN（アセトニトリル）の存在を予測しました。私たちは初めて、室温で不安定な分子であるジシアノアセチレン、C4N2を検出しました。これは、タイタンの大気でも検出されています。私たちの実験で作成された固体製品の中間の赤外線シグネチャは、タイタンの観測と一致していました。
AM： Cassini-Huygensプローブの計画された大気試験の結果はどのようになっていますか？
JB： フランスのボルドー観測所のチームと協力した後、エアロゾル類似体の誘電率を測定しました。これにより、タイタンの大気と表面の特性がカッシーニホイヘンスのレーダー実験のパフォーマンスにどのように影響するかを推定できます。 Huygensプローブに搭載されている高度計はエアロゾルの特性の影響を受ける可能性がありますが、この結果を確認するには補足的な実験を行う必要があります。
2年前、私たちは混合ガスN2 / CH4 / CO（98 / 1.99 / 0.01）を導入しました。目標は、タイタンに最も豊富な含酸素化合物である一酸化炭素の影響を特定することでした。驚くべきことに、我々は主要な酸素化生成物として気相中のオキシランを検出しました。この不安定な分子は星間媒質で発見されましたが、理論モデルはタイタンの化学についてそれを予測していません。しかし、おそらくこの分子はタイタンに存在しています。
現在、実験用リアクター内で作成された最初の分子、ラジカル、原子、イオン（または「種」）を分析しています。私たちは、CN、CH、NH、C2、HCN、C2H2などの励起種を研究するために、赤外分光法と紫外可視発光を使用しています。次に、これらの種の存在量と固体生成物の構造の間の相関関係を観察します。これらの実験結果を、ポルトガルのポルト大学と共同で開発した理論モデルと組み合わせることで、実験リアクターで発生する化学反応について理解を深めることができます。これにより、カッシーニホイヘンスのデータとタイタンのかすみの形成を分析できます。
私たちのチームは、ミッションサイエンスレベルでも関与しています。ミッションの科学者の1人は、私たちのグループにも所属しています（LISA研究所の大学間研究所）。私たちの実験用トリンは、ホイヘンスプローブとカッシーニオービターのいくつかの機器を校正するためのガイドとして使用されます。
プローブとオービターには18の計測器が搭載されています。ガスクロマトグラフィーと質量分析[GC-MS]には校正テストが必要です。 GC-MSは、タイタンの大気中の化学物質を識別および測定します。
Aerosol Collector and Pyrolyser（ACP）のキャリブレーションテストも必要です。この実験では、フィルターを介して大気からエアロゾル粒子を吸引し、トラップされたサンプルをオーブンで加熱して揮発性物質を蒸発させ、複雑な有機材料を分解します。
また、オービターの熱測定器である複合赤外線分光計（CIRS）も校正する必要があります。以前の深宇宙ミッションと比較して、Cassini-Huygensに搭載された分光計は大幅に改善されており、分光分解能はVoyager宇宙船の分光計よりも10倍高くなっています。
AM： この研究の将来の計画はありますか？
JB： 次のステップは、Marie-Claire Gazeauによって開発された「セットアップ」という実験です。実験には2つの部分があります：窒素を解離するための冷たいプラズマと、メタンを光解離するための光化学反応器。これにより、タイタンの状態のより良いグローバルシミュレーションが得られます。
元のソース：NASA Astrobiology Magazine
