Наряду с Марсом, Европой и Каллисто Титан считается одним из самых перспективных мест в Солнечной системе для поисков признаков так называемой пребиотической эволюции. Это один из этапов химического развития окружающей среды, непосредственно предшествующий появлению жизни. Условия на сегодняшнем Титане очень близки к существовавшим на ранней Земле непосредственно перед появлением первых организмов. И поэтому Титан можно использовать как естественную лабораторию, в которой ученые могут наблюдать некоторые из важнейших этапов химической эволюции, ведущих к зарождению жизни.
Титан и молодая Земля
Однако существуют и значительные различия между древними земными условиями и нынешней средой Титана. Помимо очевидной серьезной разницы в температуре (на Титане холодно, в среднем -180 C) есть и другие отличия. Современная наука считает, что ранняя атмосфера Земли была наполнена преимущественно азотом и двуокисью углерода. Тогда как на Титане преобладает азот с некоторым количеством метана и небольшим количеством других веществ. Считается, что метан Титана, посредством существующей там фотохимии, превращается в этан, ацетилен, этилен. И (в сочетании с азотом) синильную кислоту. Последняя является особенно важной молекулой. Так как по сути – это строительный блок для создания аминокислот.
Ученые проводили множество работ в лабораториях с имитации условий, существующих на Титане. Знаменитый Карл Саган и его коллеги из Корнеллского университета проводили эксперименты, в которых имитировали химию атмосферы Титана. Они изучали смесь азота, метана, водорода и гелия при различных давлениях и концентрациях. А так же подвергали ее воздействию высокого напряжения, чтобы имитировать эффект полярного сияния. Были получены различные органические материалы, включая углеводородные цепи длиной до 7 атомов углерода.
Низкая температура Титана и связанная с этим нехватка жидкой воды могут препятствовать существованию более сложной органической химии. Хотя неясно, в какой степени вулканизм и другие воздействия могут локально обеспечить более благоприятные условия для развития пребиотиков. На Титане существует также возможность проявлений криовулканизма. Это явление, при котором жидкость, вытекающая из вулкана является не расплавленной породой, а жидкой водой. Возможно на Титане она может содержать аммиак и другие антифризы. Наличие такого явления было бы важно. Потому что это позволяло бы хотя бы на короткое время появляться жидкой воде на поверхности. И каким-то образом модифицировать органические вещества.
Давление на поверхности
Атмосферное давление на поверхности Титана на 50 процентов выше, чем на поверхности Земли. И сопоставимо с давлением на дне бассейна глубиной 3 метра. Толстая атмосфера Титана защищает поверхность и органику от вредных космических лучей и ультрафиолетового излучения.
Может ли Титан иметь примитивную жизнь? Ученые начали все чаще задумываться об этом. Одна из возможностей заключается в том, что микроорганизмы могут существовать где-то в недрах Титана. Там жидкая вода может присутствовать постоянно. Другая возможность – это активный водный вулканизм, который приведет к текущим по поверхности потокам воды и появлению возможности поверхностной биологической активности. Титан может также периодически нагреваться в результате ударов крупных метеоритов и астероидов.
В начале 1990-х годов Карл Саган и У. Рейд Томпсон из Корнеллского университета предположили, что крупное воздействие на поверхность Титана растопит его ледяную кору и произведет жидкую воду. Наконец, было высказано предположение что жизнь на Титане может существовать на принципиально иной основе, чем существующая на Земле. Одна из возможностей заключается в том, что вместо воды жизнью могут использоваться углеводороды. На Титане они являются жидкостями. И могут работать для биохимии жизни как растворитель. Во многих отношениях углеводородные растворители даже лучше, чем вода. Потому что они успешнее справляются со сложной органической реакционной способностью.