Titan (vệ tinh)
Những điều kiện tiền sinh và khả năng có sự sống

Xem thêm: Các hành tinh có thể có sự sống và Sự sống trên Titan
Các nhà khoa học cho rằng khí quyển của Trái Đất lúc đầu tương đối giống với khi quyển của Titan hiện tại. Nhiều giả thuyết đã cố gắng tìm những gạch nối giữa các thành phần hóa học trong khí quyển Titan hiện nay và khả năng xuất hiện sự sống.
Thí nghiệm Miller-Urey và một số thí nghiệm khác sau đó cho thấy, với khí quyển như khí quyển của Titan, nếu có thêm tác dụng của tia tử ngoại thì một số chất hữu cơ phức tạp có thể được hình thành. Đó có thể là một số hợp chất polyme như tholin. Quá trình phản ứng bắt đầu với việc phân rã nitrogen và methan để hình thành hydrocyan và ethyne. Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu về vấn đề này.
Những thí nghiệm nói trên đã đặt ra câu hỏi: liệu những chất hóa học tìm thấy trên bề mặt Titan đã đủ để hình thành sự sống giống như quá trình tương tự trên Trái Đất hay chưa ? Nếu có một quá trình tương tự như thế, Titan cần phải có nước thể lỏng tồn tại tương đối ổn định và lâu dài trên bề mặt. Mặc dù không quan sát được sự tồn tại như vậy của nước trên bề mặt Titan, người ta vẫn đưa ra giả thuyết lạc quan rằng nước sinh ra do các thiên thạch rơi xuống Titan được bảo tồn dưới một lớp băng phía ngoài. Người ta cũng cho rằng amonia ở dạng lỏng có thể tồn tại phía dưới bề mặt của vệ tinh. Một giả thuyết cho rằng bên dưới lớp băng đá phía trên có thể là một lớp hỗn hợp nước - amonia. Mặc dù điều kiện trong một môi trường như vậy là vô cùng khắc nghiệt, khi so với điều kiện trên Trái Đất, nhưng vẫn có thể tồn tại sự sống. Trao đổi nhiệt giữa phần lõi và lớp vỏ của vệ tinh là yếu tố then chốt cho khả năng có tồn tại sự sống trong lòng Titan hay không.
Việc phát hiện cuộc sống vi khuẩn trên Titan có thể phụ thuộc vào các hiệu ứng phát sinh sinh vật của nó. Ví dụ khí methan và nitơ trong khí quyển là nguồn gốc sự sống sinh vật đã được xác định. Hydro đã được coi là một phân tử thích hợp để thử nghiệm sự sống trên Titan: nếu sự sống phát sinh từ methan sử dụng một lượng đáng kể khí hydro, nó sẽ gây một hiệu ứng đo được trong tỷ lệ pha trộn của tầng đối lưu.
Dù có những khả năng cuộc sống sinh vật như vậy, có rất nhiều cản trở cho cuộc sống trên Titan, và bất kỳ sự tương tự nào với Trái Đất đều không chính xác. Với khoảng cách to lớn tới Mặt Trời, Titan lạnh lẽo (một sự thực càng tăng thêm với hiệu ứng nhà kính ngược của những đám mây bao phủ nó), và bầu khí quyển của nó không có CO2. Dù có những khó khăn như vậy, chủ đề cuộc sống trên Titan có thể được miêu tả chính xác nhất như một cuộc thực nghiệm chứng minh các lý thuyết về các điều kiện cần thiết trước khi cuộc sống phát sinh trên Trái Đất. Tuy cuộc sống có thể không tồn tại, các điều kiện tiền sinh vật của môi trường Titan, và khả năng hiện diện của hóa chất hữu cơ, vẫn là một chủ đề gây hứng thú để tìm hiểu buổi đầu lịch sử sinh quyển Trái Đất. Sử dụng thực nghiệm tiền sinh học Titan không chỉ liên quan tới việc thám sát bằng tàu vũ trụ, mà cả thực nghiệm trong phòng thí nghiệm và các mô hình hóa học và quang hóa trên Trái Đất.
Một giải thích khác cho sự tồn tại lý thuyết của cuộc sống trên Titan đã được đưa ra: nếu sự sống được tìm thấy trên Titan, về mặt thống kê nó dường như sẽ có nguồn gốc từ Trái Đất chứ không phải xuất hiện một cách độc lập, một quá trình được gọi là tha sinh. Nó đặt giả thiết rằng những vụ va chạm thiên thạch lớn và sao chổi trên bề mặt Trái Đất có thể khiến hàng triệu mảnh đá chứa đầy vi khuẩn bay lên thoát khỏi lực hút Trái Đất. Các tính toán cho thấy một số viên đá đó có thể va chạm với các thiên thể trong hệ Mặt Trời, gồm cả Titan.
Các điều kiện trên Titan có thể trở nên thích hợp hơn cho sự sống trong tương lai. Sáu tỷ năm nữa, khi Mặt Trời trở thành sao khổng lồ đỏ, các nhiệt độ bề mặt có thể tăng lên ~200K, đủ lớn để các đại dương hỗn hợp nước/ammonia tồn tại ổn định trên bề mặt. Khi lượng phát xạ tia cực tím của Mặt Trời giảm đi, lớp sương phía trên khí quyển Titan sẽ mất đi, làm giảm hiệu ứng nhà kính ngược trên bề mặt và cho phép hiệu ứng nhà kính được tạo ra do methan khí quyển đóng một vai trò quan trọng hơn. khi các điều kiện đó cùng hoạt động có thể tạo ra một môi trường thích hợp cho các dạng sự sống ngoại lai, và sẽ tồn tại trong hàng trăm triệu năm, đủ lâu để ít nhất một dạng sự sống nguyên thủy hình thành.
Tuy phi vụ Cassini–Huygens không được trang bị để tìm bằng chứng về các hợp chất hữu cơ sinh học, nó thực sự cho thấy lý thuyết về một môi trường trên Titan, ở một số mặt, tương tự với môi trường nguyên thủy trên Trái Đất là có thể.
Mặc dù vậy, một số nhà khoa học vẫn tin rằng với bầu khí quyển dày không có oxy, Titan có thể duy trì các dạng sống dựa trên silic và khiến chúng không bị hoá đá do tác động của oxy.
Christiaan Huygens, người tìm ra Titan.
Atlas, một vị thần Titan.
Quỹ đạo của Titan (màu đỏ) trong số quỹ đạo của những vệ tinh phía trong của Sao Thổ. Các vệ tinh bên ngoài quỹ đạo của nó là (l-r) Iapetus và Hyperion; những vệ tinh bên trong là Dione, Tethys, Enceladus and Mimas.
So sánh Titan, Mặt Trăng và Trái Đất.
Cấu trúc bên trong Titan.
Ảnh màu thực các lớp quầng trong khí quyển Titan.
Ảnh tàu Cassini chụp các lớp khí quyển Titan.
Titan với màu giả thể hiện các chi tiết bề mặt và khí quyển. "Xanadu" là vùng sáng ở phía trung tâm bên phải.
Một hình ảnh tổng hợp về bề mặt Titan.
Ảnh radar tổ hợp màu giả chụp từ ống kính đồng bộ của tàu vũ trụ Cassini về vùng cực bắc Titan, thể hiện bằng chứng về các biển hydrocarbon, các hồ và các mạng lưới nhánh phụ. Màu xanh thể hiện những vùng có độ phản xạ radar thấp, dường như được tạo ra bởi các vật thể ethan lỏng, methan và nitơ hòa tan. Các bức ảnh cho thấy vật thể to lớn ở phía dưới bên trái (được đặt tên là hồ Kraken Mare, lấy theo tên quái vật biển Kraken) có kích thước lớn gấp đôi của vật thể có thể thấy tại đây.
Ảnh tàu Cassini-Huygens chụp bán cầu bắc của Titan ngày 8/7/2009. Tia nắng trong bức ảnh được cho là phản chiếu từ vùng hồ Kraken Mare chứa chất lỏng methan và ethan.
Các miệng hố va chạm trên bề mặt Titan.
Hình ảnh cận hồng ngoại của Tortola Facula, được cho có thể là núi lửa băng.
Các đụn cát trên Trái Đất (phía trên), so sánh với các đụn trên bề mặt Titan.
Một biểu đồ chi tiết về nhiệt độ, áp suất và các đặc tính khí hậu khác của Titan. Đám sương mù khí quyển làm nhiệt độ hạ ở các độ cao thấp, trong khi methan làm tăng nhiệt độ trên bề mặt. Hoạt động núi lửa phun khí methan vào khí quyển, sau đó khí methan lại mưa xuống bề mặt, tạo nên các hồ.
Mây trên cực bắc của Titan.
Hình của Cassini chụp bằng hồng ngoại ngày 29 tháng 12 năm 2006 từ khoảng cách 90.000km.
Hình chụp Epimetheus và Titan của Cassini
Hình ảnh của Huygens về bề mặt Titan.