Lavastromen van ijswater op Titan kunnen bouwstenen van leven omzetten
Op aarde ken je lava: gloeiend heet gesteente dat uit een vulkaan stroomt. Op Saturnus' maan Titan bestaat iets soortgelijks, maar dan met water in plaats van gesmeen gesteente. Onderzoekers hebben nu met computersimulaties berekend hoe ver zulke "cryolava" kan stromen, en wat dat betekent voor de zoektocht naar de bouwstenen van leven.
Titan is de grootste maan van Saturnus en een bijzondere plek in ons zonnestelsel. Het oppervlak ligt vol met organisch materiaal, koolstofrijke stoffen die ook de basis vormen van leven zoals wij dat kennen. Diep onder dat oppervlak zit waarschijnlijk vloeibaar water. Wetenschappers vergelijken Titan weleens met een levensgroot natuurkundig experiment, waarin water en organisch materiaal elkaar kunnen ontmoeten.
Het oppervlak van Titan is opvallend jong, minder dan een miljard jaar oud. Dat wijst erop dat er materiaal vanuit de binnenkant van de maan naar buiten komt. Ook is er een opvallend signaal gevonden in de atmosfeer van Titan, dat duidt op uitwisseling tussen het binnenste en het oppervlak. Twee mogelijke oorzaken daarvoor zijn ijsvulkanen (cryovulkanisme) en inslagen van meteorieten. Beide kunnen water uit de ondergrond naar boven brengen, dat daar vervolgens smelt tot een vloeistof die warmer is dan 0 graden Celsius.
Tientallen kilometers ver
Het onderzoeksteam gebruikte een rekenmethode die normaal wordt gebruikt om lavastromen op aarde te voorspellen, bijvoorbeeld om risico's bij vulkaanuitbarstingen in te schatten. Die methode, gebaseerd op een soort digitaal rekenrooster (cellulaire automaten), simuleert hoe een dikke, stroperige vloeistof zich over een landschap verspreidt.
Met dit model berekenden de onderzoekers dat cryolava op Titan tientallen kilometers ver kan stromen, met een dikte van ongeveer een meter. Hoe ver de stroom precies komt, hangt vooral af van twee dingen: hoeveel vloeistof er in totaal uit de bodem komt, en hoe het landschap eruitziet. Ook de precieze eigenschappen van de vloeistof zelf, zoals de dikte en hoe snel hij afkoelt, spelen een grote rol.
Deze uitkomsten passen goed bij de weinige waarnemingen die we tot nu toe van Titan hebben. Dat is belangrijk, want het betekent dat het model realistisch lijkt.
Mogelijke chemische reacties
Het meest interessante resultaat gaat over wat er gebeurt als zo'n warme waterstroom in aanraking komt met het organische materiaal dat overal op Titans oppervlak ligt. De onderzoekers voorspellen dat dit contact zogeheten hydrolysereacties kan opwekken: chemische reacties waarbij water een stof afbreekt of verandert. Dit proces zou mogelijk relevant zijn voor het ontstaan van complexere, levensachtige chemie.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is een simulatiestudie, geen directe waarneming op Titan zelf. De onderzoekers hebben berekend wat er volgens hun model zou kunnen gebeuren, uitgaande van aannames over de samenstelling van de cryolava, die in werkelijkheid nog grotendeels onbekend is. Het is ook geen bewijs dat er leven is of ontstaat op Titan, alleen dat de chemische omstandigheden daarvoor interessant genoeg zijn om verder te onderzoeken. De voorspelde hydrolysereacties zijn nog niet experimenteel of waarnemend bevestigd.
Toch is dit een waardevolle stap. Het model is openbaar beschikbaar, zodat andere onderzoekers ermee verder kunnen rekenen. En het laat zien hoe de vreemde, ijskoude wereld van Titan misschien toch iets gemeen heeft met de warme chemische soep waaruit op aarde ooit het leven ontstond.
Bron: Flow dynamics of cryolava or impact melt on Titan's surface