Rätselhafte orange Welt - Was ist auf Titan?

Hier ist auch noch eine interessante Originalarbeit zur Methan habitablen Zone

We explore the response of Titan's surface and massive atmosphere to the change in solar spectrum and intensity as the sun evolves into a red giant. Titan's surface temperature is insensitive to insolation increases as the haze-laden atmosphere “puffs up” and blocks more sunlight. However, we find a window of several hundred Myr exists, roughly 6 Gyr from now, when liquid water-ammonia can form oceans on the surface and react with the abundant organic compounds there. The window opens due to a drop in haze production as the ultraviolet flux from the reddening sun plummets. The duration of such a window exceeds the time necessary for life to have begun on Earth. Similar environments, with ∼200K water-ammonia oceans warmed by methane greenhouses under red stars, are an alternative to the ∼300K water-CO2 environments considered the classic “habitable” planet.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/97GL52843/abstract

Wer Spass dran hat ,hier noch eine Ergänzung:

http://www.astronomynotes.com/lifezone/s4.htm

Could life exist on a planet without oxygen? Yes. Photosynthesis might be able to use another element such as sulfur instead of oxygen. The planet's life might use another liquid besides water. Maybe the planet's life would use a different element besides carbon as its base (such as silicon). The first missions that will hunt for life beyond the Earth will focus on biochemical processes that we are more familiar with (carbon-based life using liquid water) because it makes sense to start with what we know (or think we know) and then branch out to finding more exotic life after we have had some practice with the "ordinary" life. Detecting methane-based life on a cold world like Titan would require a lander to scoop up the organics in the soil to see if there are increased amounts of oxygen in the organics because the organisms would be scavenging the oxygen from the water-ice rocks.

Conclusions: Hydrocarbon lakes and Super Titans
• Outer limit of cold hydrocarbon lake hab. zone given by methane triple point, or depressed triple point for mixtures.
• Inner limit given by methane/N2 runaway. Somewhat over 5W/m2 illumination, but needs more careful mapping out.
• Need to keep the N2 in the atmosphere, but keep some methane left in the lakes/oceans.
• These things would be at 1 A.U. for an M-dwarf (Lunine)

http://www.atmosp.physics.utoronto.ca/seminars/pierrehumbert/NobleOuterLimits.pdf


Sind also einige dabei ,sich Gedanken zu machen. Ich würde das Konzept noch nicht sofort in statu nascendi ad acta legen

@Luminarah

Wenn man einen interessanten Himmelskörper wie den Titan im eigenen Sonnensystem hat, dann wäre es geradezu eine "exobiologische" Unterlassungssünde ersten Ranges, ihn nicht in seinem Aufbau und auf die Existenz möglicher Lebensformen hin, näher zu untersuchen. Es könnte viele Varianten ähnlich gearteter Himmelskörper geben, die auch um Rote Zwergsterne ihre Bahn ziehen, und die je nach Lichteinfall und Entfernung besondere Reaktionen ermöglichen und damit vielleicht auch verschiedene Formen exotischen Lebens. Eine "methanhabitable" Zone wäre eine interessante Ergänzung zu der "klassischen" habitablen Zone, in der nach erdähnlichen Planeten und anderen Himmelskörpern gesucht wird. Bei einem "Transit" (Vorbeiflug eines Himmelskörpers vor seiner Heimatsonne...) könnte man die Atmosphäre näher untersuchen, und auch daran erkennen, ob es sich um einen lebensfreundlichen Ort handelt und was für eine Art Leben auf ihm gedeihen könnte...

Bei erdähnlichen Planeten ist die Erde der Ausgangspunkt der meisten Gedanken und der Forschung, für mögliche "methanhabitable" Zonen wäre es der Titan. Man sollte danach streben möglichst viel über ihn in Erfahrung zu bringen. Es mag sein, das Leben auf erdähnlichen Planeten uns "näher" liegt, aber solange wir nicht wissen, was uns auf "titanähnlichen" Welten alles erwartet, wissen wir auch nicht, wo die Grenze einer methanbasierten Evolution liegen könnte...

@Luminarah

Luminarah schrieb:... if Chris [McKay] finds life on Titan and can tell us what it produces and what we could look for remotely with a telescope.

... and if not?

Luminarah schrieb:... we find a window of several hundred Myr exists, roughly 6 Gyr from now, when liquid water-ammonia can form oceans on the surface and react with the abundant organic compounds there.

"liquid water-ammonia" ist aber nichts, was mit einer "liquid methan-habitable-zone" zu tun hat ...

Luminarah schrieb:The planet's life might use another liquid besides water.

... and if might not because alternatives to water are not viable?

Luminarah schrieb:Maybe the planet's life would use a different element besides carbon as its base (such as silicon).

Immer wieder dieser dumme "Silizium-als-Bioelement-Mythos" ... so etwas geht nicht. Silizium bildet Silikate und keine Makromoleküle.

Detecting methane-based life on a cold world like Titan ... the organisms would be scavenging the oxygen from the water-ice rocks.

Der nächste Mythos ... abgesehen von den tiefen Temperaturen, wo sich nichts zuckt ... Methan ist eine unpolare Flüssigkeit. Chemisch abwechslungsreiche Moleküle wie z.B. Aminosäuren mit variablen Seitengruppen lösen sich darin nicht, sondern nur so etwas Langweiliges wie Paraffin oder andere Kohlenwasserstoffe, die rundum mit Methylgruppen abgesättigt sind. Nicht unbedingt etwas, was eine Art von Katalyse für Enzymtätigkeit ermöglichen würde. Damit entfällt auch das Herauslösen von Sauerstoff aus Eiskristallen.

Luminarah schrieb:Sind also einige dabei, sich Gedanken zu machen.

Sollen sie nur. Aber bei so vielen "if" , "would" und "could" in den Prämissen, ist da "in statu" nichts "nascendi", das man zu den Akten legen müsste, weil schlicht die Substanz fehlt. Egal wie viele Doktoranden oder Professoren damit ihre Zeit verbringen, um dem Publikationszwang gerecht zu werden. Aber bitteschön - jedem sein Hobby!

Hoffmann schrieb:Aber bitteschön - jedem sein Hobby!

Ich denke mal ,dass es zu früh ist ,diese Überlegungen abschliessend zu beurteilen. Auch Lisa Kaltenegger sagte ja ,dass man erst mal wissen müsse ,wonach man suche, und sicherlich sind wir nach jetzigen Kenntnisstand nicht in der Lage ,das alles abschliessend zu beurteilen. Interessante Überlegungen sind es allemal und es wird vielleicht noch eine lange Zeit brauchen ,das überprüfen zu können. Eine Mission zu Titan ,die zumundest dort Untersuchungen vorbehmen könnte ,ist ja noch inweiter Ferne!
Aber schön ,dass Du ja schon wieder weisst ,dass das alles nur Humbug ist. Für diese oberlehrerhafte Attitüde schätzen wir dich ja hier besonders - was wäre die Welt ohne den Typ Lehrer ,der seine Schulweisheiten als absolutes Mass aller Dinge sieht? Viele Dinge wären niemals angestossen worden ,denken wir mal an Einstein usw ,aber es ist trotzdem schön ,solche Menschen zu treffen ,die von Habitaten um Planeten räsonieren aber von derartigen Dingen schon alles besser wissen.
In diesem Sinne ,bis bald.

Hoffmann schrieb:um dem Publikationszwang gerecht zu werden

Ahhh ,sooo is des :D

Hoffmann schrieb:abgesehen von den tiefen Temperaturen, wo sich nichts zuckt

Wieso zuckt eigentlich Colwella noch ?

To check out the bug’s metabolism at those temperatures, Junge measured how fast it absorbed an amino acid compared with specimens kept at -80 degrees, where no metabolism would occur. Something was wrong, though: the metabolism of her control specimens didn’t stop. So Junge tried sticking them in liquid nitrogen. Even there, at -196 degrees, Colwellia kept eating up the amino acid, a sign that it was still biologically active.

http://sciencewriter.org/2006top10_06/

Scheint ja zumindest nicht ganz unmöglich zu sein .....

Luminarah schrieb:Wieso zuckt eigentlich Colwella noch ?

Das sind nur letzte Zuckungen. Damit sich überhaupt noch etwas vor dem Erliegen jeglicher Stoffwechselaktivität zucken kann, muss etwas Zuckfähiges erst einmal entstehen. Und bei den Lösemitteleigenschaften von Methan kann sich schlechterdings nichts zusammenfinden, was irgendwelche Zuckungen auslösen könnte. Für Polymerbildung in Richtung Biokatalysatoren hat sich damit von vornherein alles ausgezuckt. Und ohne funktionsfähige Polymere gibt es nun mal keine Organismen. Wenn Du mir das nicht glaubst, darfst Du das gerne selber herausfinden.

Luminarah schrieb:Aber schön ,dass Du ja schon wieder weisst ,dass das alles nur Humbug ist.

Ja, es ist schön, das schon im Voraus besser zu wissen. :)

Hoffmann schrieb:besser zu wissen. :)

Schön das wir dich haben in dieser Funktion.

@Luminarah
Moin Luminarah:) Nervige Oberlehrer sind echt ein Kreuz.

@Hoffmann

Hoffmann schrieb:... so etwas geht nicht. Silizium bildet Silikate und keine Makromoleküle

Gegenbeispiel...

Wie alle Polymere sind Polysilazane aus einer oder mehreren Grundeinheiten, den Monomeren, aufgebaut. Durch Aneinanderreihung dieser Grundeinheiten bilden sich unterschiedlich große Ketten, Ringe und dreidimensional vernetzte Makromoleküle mit einer mehr oder weniger breiten Molmassenverteilung. Die Monomereinheit dient auch zur Beschreibung der chemischen Zusammensetzung und der Verknüpfung der Atome (Koordinationssphäre), ohne jedoch Aussagen über die makromolekulare Struktur zu machen.

.
Ob daraus allein (oder mit anderen Molekülen...) etwas in irgendeinem Sinne lebendiges entstehen kann, ist aber eine andere Frage...

Wikipedia: Polysilazane

Hoffmann schrieb:"liquid water-ammonia" ist aber nichts, was mit einer "liquid methan-habitable-zone" zu tun hat ...

Vielleicht doch...

Titan selbst besitzt eine dichte und an organischen kohlenstoff-basierten Stoffen reiche Atmosphäre. Zudem vermuten viele Astronomen und Planetenforscher, dass es unter der eisigen Oberfläche des Saturnmondes einen flüssigen Ozean aus Wasser (und möglicherweise Ammoniak) geben könnte. Die geringe Anzahl von Einschlagskratern legt zudem nahe, dass die Oberfläche selbst erst relativ jung und damit dynamisch und aktiv ist. Titan verfügt zudem über Wolken und Regen aus flüssigen Methan, also über einen der Erde ähnlichen Flüssigkeitskreislauf.
...
"Diese Ergebnisse haben bedeutende Auswirkungen auf das Potential des Staunmondes, Leben hervorgebracht zu haben und zu erhalten, da diese Kryovulkanregionen Umgebungen hervorbringen könnten, die lebensfreundliche Umweltbedingungen aufweisen"

Wasser und Ammoniak kommen über Kryovulkane an die Oberfläche, organische Moleküle und flüssiges Methan regnen zur Oberfläche herab...

http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspot.de/2013/09/forscher-finden-starke-hinweise-auf.html (Archiv-Version vom 21.09.2013)

Hoffmann schrieb:Der nächste Mythos ... abgesehen von den tiefen Temperaturen, wo sich nichts zuckt ... Methan ist eine unpolare Flüssigkeit. Chemisch abwechslungsreiche Moleküle wie z.B. Aminosäuren mit variablen Seitengruppen lösen sich darin nicht, sondern nur so etwas Langweiliges wie Paraffin oder andere Kohlenwasserstoffe, die rundum mit Methylgruppen abgesättigt sind.

Organische Moleküle oder gar Lebensformen könnten sich in flüssigem Methan vielleicht doch ganz gut machen...

Wasser diene zwar als Lösungsmittel für die chemischen Reaktionen in den irdischen Lebewesen - aber Wasser sei nicht das einzige Lösungsmittel, das in Frage kommt. Tatsächlich werden in der organischen Chemie häufig flüssige Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel verwendet, da Wasser eine zu starke Reaktivität besitzt und "ein Ärgernis ist", so Benner.
...
In einer Umgebung mit flüssigen Kohlenwasserstoffen wie Methan oder Äthan könnten organische Moleküle und Lebensformen erheblich stabiler sein. "Wir müssen mit einer Sonde auf Titan landen, die nicht nur Minuten, sondern einige Wochen überlebt", fordert Benner deshalb.

http://www.astronews.com/news/artikel/2005/02/0502-001.shtml

Und flüssige Kohlenwasserstoffe wie Methan müssten ja nicht für sich allein irgendeine Form von Leben hervorbringen; sie könnten Teil eines Systems sein, das als Ganzes biologisch aktiv ist...

Hoffmann schrieb:Das sind nur letzte Zuckungen. Damit sich überhaupt noch etwas vor dem Erliegen jeglicher Stoffwechselaktivität zucken kann, muss etwas Zuckfähiges erst einmal entstehen.

Wenn Leben erst einmal entstanden ist, dann kann es sich ausbreiten. Organismen könnten ja sich auch in den kryovulkanisch aktiven Zonen oder vielleicht im Ozean entwickeln und sich dann erst an extremere Bedingungen anpassen. Covellia beispielsweise ist ja auch nicht unter den extremen Bedingungen entstanden, die es gerade so noch lebendig erscheinen lässt. Und es ist dazu "nur" eine Lebensform von der Erde...

@wolf359
Das sehe ich ähnlich wie Du .

Du musst allerdings damit rechnen , dass nur eine Betrachtungsweise zählt ,nämlich diejenige ,die schon alles besser weiss , die anderen schreiben nur aus Schreib und Publikationszwang :) :)

@wolf359

wolf359 schrieb:Gegenbeispiel...

Hast Du Dir auch schon mal überlegt, unter welchen Bedingungen Silazene entstehen? Und wenn ja, ob sich solche Bedingungen auf Himmelskörpern einstellen können? Silizium hat eine erheblich größere Affinität zu Sauerstoff als zu Stickstoff. Unter den Bedingungen, in denen Himmelskörper entstehen - also in den Gas- und Staubscheiben - ist immer auch Wasser vorhanden. Und Silane, die sich eventuell im Staub gebildet haben, reagieren mit Wasser spätestens während der Akkretionsphase zu Siliziumdioxid, welches in Gestalt von Kieselsäure mit Metalloxiden Silikate bildet, die als Gestein auskristallisieren. Da besteht keine Chance auf Polymere mit Silazenen. Bereits bei der Monomerbildung versagt dein "Gegenbeispiel" an der Praxis der planetologischen Rahmenbedingungen.

wolf359 schrieb:Vielleicht doch...

Nein, eben nicht. Flüssiges Methan ist als Biosolvens nicht geeignet. Selbst wenn da was über Kryovulkanismus aus dem Innern emporfleuchen sollte, geht es an der Oberfläche an den tiefen Temperaturen und den entgegengesetzten Lösemitteleigenschaften des Methans zugrunde. Bedenke bitte auch, dass bei Stoffwechselprozessen als Nebenprodukt stets auch Wasser entsteht. Dieses würde ab einer bestimmten Umsatzrate den Zellinnenraum verstopfen, weil es ausfriert. Auch bei einem eutektischen Wasser-Ammoniak-Gemisch lässt sich das bei minus 180 Grad Celsius nicht mehr verhindern. Hinzu kommt, dass das ausgefrorene Wasser als Reaktionsstoff nicht mehr zur Verfügung steht. Folglich kommen die Stoffkreisläufe ins Stocken und damit zugleich der Gesamtstoffwechsel.

wolf359 schrieb:Tatsächlich werden in der organischen Chemie häufig flüssige Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel verwendet, da Wasser eine zu starke Reaktivität besitzt und "ein Ärgernis ist", so Benner.

Nur, dass diese flüssigen Kohlenwasserstoffe bei Zimmertemperatur angewendet werden und nicht bei Temperaturen, wo Methan oder Ethan flüssig sind.

wolf359 schrieb:... sie könnten Teil eines Systems sein, das als Ganzes biologisch aktiv ist...

Was auch immer in oder durch flüssiges Methan entstehen mag - es lebt nicht, auch wenn es möglicherweise chemisch komplex ist, weil der Stoffwechsel ausbleibt. Und der ist nun mal ausschlaggebend dafür, ob ein System lebendig ist oder nicht.

wolf359 schrieb:Wenn Leben erst einmal entstanden ist, dann kann es sich ausbreiten.

Dazu muss es aber erst einmal entstehen. Und Ausbreitungsmöglichkeiten sind nicht beliebig gegeben. Darüber hinaus bezweifle ich, ob unter der Eiskruste von Titan überhaupt etwas entstehen kann, was über Monomere hinausgeht. Dort unten ist ständig Wasser präsent, was für eine Polymerbildung denkbar schlecht ist. Damit sich Polymere bilden können, muss Reaktionswasser abgeführt werden. Anderenfalls ist das chemische Gleichgewicht in Richtung Monomere verschoben.

@Luminarah

Luminarah schrieb:die anderen schreiben nur aus Schreib und Publikationszwang

Differenzieren war noch nie Deine Stärke. Merke: Nicht "nur", sondern "auch". Und was "publish or perish" bedeutet, muss ich Dir hoffentlich nicht noch darlegen ...

Hoffmann schrieb:Differenzieren war noch nie Deine Stärke

Ihre auch nicht ,Herr Lehrer.


Wir wollen das mal abschliessen. Es gibt immerhin einen Fingerzeig ,das methanbasiertes Leben auf Titan existieren könnte:

Possible evidence for this form of life on Titan was identified in 2010 by Darrell Strobel of Johns Hopkins University; an over-abundance of molecular hydrogen in Titan's upper atmospheric layers, which leads to a downward flow at a rate of roughly 1025 molecules per second. Near the surface the hydrogen apparently disappears, which may imply its consumption by methanogenic life forms.Another paper released the same month showed little evidence of acetylene on Titan's surface, where scientists had expected the compound to accumulate; according Strobel, this is consistent with the hypothesis that acetylene is being consumed by methanogens. Chris McKay, while agreeing that presence of life is a possible explanation for the findings about hydrogen and acetylene, has cautioned that other explanations are currently more likely: namely the possibility that the results are due to human error, or to the presence of some as-yet unknown catalyst in the soil.He noted that such a catalyst, effective at 95 Kelvin, would in itself be a startling discovery.



Insofern dürfen wir die Sache hier durchaus offen halten ,wie es auch eine Vielzahl von Wissenschaftlern macht ,egal ob hier ein Lehrer ständig herumschulmeistert ,weil er meint ,schon alles zu wissen.

@wolf359
Lass ihn einfach das letzte Wort haben ,ohne dass geht es bei ihm nicht und es kann sich jeder sein eigenes Bild machen.

@Luminarah
@Hoffmann
@Halbu
@smokingun
@wolf359

http://www.weltderphysik.de/gebiet/planeten/news/2013/plastik-grundstoff-in-titans-atmosphaere-entdeckt/ (Archiv-Version vom 16.08.2014)

@Luminarah

Und hier ist das, was Chris McKay selbst dazu sagt:

http://www.ciclops.org/news/making_sense.php?id=6431&js=1 (Archiv-Version vom 12.08.2013)

Darin heißt es:

The determination by Strobel (2010) that there is a flux of hydrogen into the surface of Titan is not the result of a direct observation. Rather it is the result of a computer simulation designed to fit measurements of the hydrogen concentration in the lower and upper atmosphere in a self-consistent way. It is not presently clear from Strobel's results how dependent his conclusion of a hydrogen flux into the surface is on the way the computer simulation is constructed or on how accurately it simulates the Titan chemistry.

In conclusion, there are four possibilities for the recently reported findings, listed in order of their likely reality:

1. The determination that there is a strong flux of hydrogen into the surface is mistaken. It will be interesting to see if other researchers, in trying to duplicate Strobel's results, reach the same conclusion.

2. There is a physical process that is transporting H2 from the upper atmosphere into the lower atmosphere. One possibility is adsorption onto the solid organic atmospheric haze particles which eventually fall to the ground. However this would be a flux of H2, and not a net loss of H2.

3. If the loss of hydrogen at the surface is correct, the non-biological explanation requires that there be some sort of surface catalyst, presently unknown, that can mediate the hydrogenation reaction at 95 K, the temperature of the Titan surface. That would be quite interesting and a startling find although not as startling as the presence of life.

4. The depletion of hydrogen, acetylene, and ethane, is due to a new type of liquid-methane based life form as predicted (Benner et al. 2004, McKay and Smith 2005, and Schulze-Makuch and Grinspoon 2005).

Also: Bereits die Annahme, es findet ein Fluss von Wasserstoff zur Oberfläche statt, ist unklar. Es könnte sich auch um ein Simulations-Artefakt handeln. Da McKay als einer derjenigen, der sich für die Hypothese, dass es Titan-Organismen geben könnte, stark gemacht hat, selber die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um ein Missverständnis handelt, in seiner Prioritäten-liste ganz oben verortet und die Hypothese, irgendwelche Organismen könnten für das "Verschwinden" des Wasserstoffs am Boden verantwortlich sein, ganz unten, misst er offenbar der ganzen Angelegenheit nur wenig Bedeutung bei. Anderenfalls hätte er wohl etwas enthusiastischer reagiert.

Luminarah schrieb:Wir wollen das mal abschliessen.

Luminarah schrieb:Insofern dürfen wir die Sache hier durchaus offen halten ...

Ja, klar ... :D

Hoffmann schrieb:Immer wieder dieser dumme "Silizium-als-Bioelement-Mythos" ... so etwas geht nicht. Silizium bildet Silikate und keine Makromoleküle.

ach ja ...immer diese kohlenstoff Chauvinisten..^^


(Bereits 1973 verwendete der Astrophysiker Carl Sagan den Begriff „Kohlenstoffchauvinismus“, um die Begrenztheit des menschlichen Denkens über extraterrestrisches Leben zu illustrieren. Man könne in keiner Weise ausschließen, dass sich Leben auf anderen Planeten in einer ganz anderen, anorganischen Form entwickelt habe

Das beliebteste Beispiel für ein alternatives Element als Basis für Leben ist Silicium, das ähnliche Eigenschaften wie Kohlenstoff aufweist.

Wikipedia: Kohlenstoffchauvinismus )


silizium bildet sehr wohl moleküle die frage ist nur wie stabil die ketten sind es ist jedoch längst ein Thema der molekularbiologie sich diese fragen zu stellen und kein Mythos

bsp:

zitat:

„Wir sind an auf Kohlenstoff basierendes Leben gewöhnt – nur deshalb tendieren wir dazu zu glauben, Kohlenstoff sei für Leben unabdingbar“, sagt der amerikanische Molekularbiologe Steve Benner. Die chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff erlauben den Aufbau komplexer Moleküle. Ob Proteine, Aminosäuren, Zucker oder DNS – all diese biologisch wichtigen Moleküle besitzen ein Gerüst aus Kohlenstoffatomen.

Doch es gibt noch ein anderes Element, das wie Kohlenstoff in der Lage ist, lange Molekülketten zu bilden: Silizium.


„In einer Umgebung ohne Sauerstoff und ohne Wasser dagegen ist eine auf Silizium aufbauende Chemie durchaus plausibel“, erklärt der britische Biochemiker William Bains. Solche Bedingungen gibt es beispielsweise auf Titan, dem größten Mond des Planeten Saturn.

Bei den dort herrschenden Temperaturen von minus 180 Grad Celsius könnte eine Silizium-Biologie sogar besser funktionieren als eine Kohlenstoff-Biologie, meint der Forscher.



. Bei Temperaturen über 1000 Grad Celsius werden Silikate jedoch flüssig. Dann könnten diese Moleküle nach Ansicht der amerikanischen Physiker Robert Shapiro und Gerald Feinberg eine komplexe Aktivität entfalten, die zu einer exotischen Biochemie führt – und schließlich zu Lebensformen auf Silizium-Basis, die sich beispielsweise im heißen Magma des Erdmantels wohlfühlen könnten.

http://www.tagesspiegel.de/wissen/ausserirdische-aliens-aus-saeure-und-silizium/1248726.html

@smokingun

smokingun schrieb:silizium bildet sehr wohl moleküle die frage ist nur wie stabil die ketten sind es ist jedoch längst ein Thema der molekularbiologie sich diese fragen zu stellen und kein Mythos

Selbstverständlich bildet Silizium Moleküle, aber der Mythos ist der, dass diese Moleküle für eine siliziumbasierte Biochemie geeignet sind. Das sind sie nämlich nicht. Das Problem der Kettenstabilität hast Du bereits erwähnt: Sie sind erheblich weniger stabil als Kohlenstoffketten. Die Alternative in Gestalt von Silazenen bzw. Silazanen, wie von @wolf359 angeboten, lassen sich unter Laborbedingungen durch das Zusammenbringen von solch exotischen Chemikalien wie Chlorsilan zwar synthetisieren, aber unter realistischen Bedingungen, wie sie in zirkumstellaren Scheiben auftreten, geht das eben nicht.

smokingun schrieb:Solche Bedingungen gibt es beispielsweise auf Titan, dem größten Mond des Planeten Saturn.

Der Haken ist nur, dass während der Entstehung des Saturnmonds die Oberfläche aufgeschmolzen gewesen ist, weil die Brocken, aus denen der Mond entstanden ist, beim Aufprall Wärme freigesetzt haben. Und wenn das Eis geschmolzen ist, haben wir Wasser, das mit Silanen zu Kieselsäure reagiert. Für exotische Wege über Chlorsilan zu Silazanen bleibt da keine Gelegenheit mehr.

smokingun schrieb:Dann könnten diese Moleküle nach Ansicht der amerikanischen Physiker Robert Shapiro und Gerald Feinberg eine komplexe Aktivität entfalten, die zu einer exotischen Biochemie führt

Was mit Silikaten passiert, nachdem sie aufgeschmolzen sind, kann man bei jedem Vulkanausbruch beobachten: Es entsteht Lava ohne exotische Biochemie.

@smokingun
@wolf359
Hier auch noch einmal ein interessanter Artikel:

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/T/life_on_Titan.html

The reaction of acetylene with hydrogen to produce methane isn't the only one that could supply enough energy for a metabolic pathway on Titan. Chris McKay from NASA Ames and Heather Smith from the International Space University in Strasbourg, France, have suggested that heavier hydrocarbons might also serve as a raw fuel for life.

Another possibility involves high-energy radicals. Carbohydrate and nitrogen radicals, for example, could react to form the compounds hydrocyanic acid and cyanamide. On Earth, radical reactions are rarely used in metabolism because they're so difficult to control and can cause internal damage to organisms, ripping cells apart like miniature explosives. But in the super-cold conditions on Titan, these reactions would proceed much more slowly and be biologically manageable. What's more, hydrocyanic acid and cyanamide are thought to have been important ingredients in the origin of life on Earth. Hydrocyanic acid, consisting of one hydrogen, one carbon, and one nitrogen atom, forms amino acids when exposed to ultraviolet radiation. Cyanamide is a compound used in terrestrial biochemistry to help bind amino acids together to form proteins.

Differences in biochemistry suggest differences also in the makeup of cells. On Earth, the membrane of a cell, through which a simple organism interacts with its environment, consists basically of a double layer of lipid (fat-like) molecules. The orientation of these molecules is quite specific, due to the fact that water – the solvent of life on our world – is polar. In other words, a water molecule has a slight positive charge at one end and a slight negative charge at the other. The lipid molecules in terrestrial cells each have a "water-loving" polar head which points outward, and a "water-hating" non-polar tail which points inward. Only because of this arrangement can life-as-we-know-it interact with water and extract nutrients from it. If life on Titan uses hydrocarbons, such as methane and ethane, as its solvent of choice, then its cellular architecture must be reversed or non-polar at both ends. Most hydrocarbons are non-polar so that for an organism to interact with them successfully it would need the non-polar ends of its cell membrane molecules pointing to the outside.

Dazu kommen eben noch die Daten von Strobel,die auch ein Fingerzeig sein könnten ,es bleibt interessant in Hinblick auf mögliches Leben ,wie wir es nicht kennen , und es ist daher gerechtfertigt die Frage offen zu lassen.

@Luminarah

Luminarah schrieb:Another possibility involves high-energy radicals.

Da frage ich mich nur, mit welcher Energiequelle Moleküle in Bodennähe in Radikale aufgespalten werden sollen. Die einzige Energiequelle, die das vermag, ist UV-Licht. Aber das wird in den oberen Atmosphärenschichten absorbiert. Bis die dort gespaltenen Radikale unten ankommen, haben sie sich längst zu Tholinpartikeln reorganisiert. Und Tholine in Bodennähe wieder zurück in Radikale aufzuspalten - ein schöner Traum, zu schön, um wahr zu sein ...

Luminarah schrieb:these reactions would proceed much more slowly and be biologically manageable.

ja, ja, würde sein, wenn ... aber wenn die Energiequelle fehlt, gibt es keine Radikal-Reaktionen, die sich managen ließen. Das ist der Knackpunkt bei diesen Überlegungen.

Luminarah schrieb:What's more, hydrocyanic acid and cyanamide are thought to have been important ingredients in the origin of life on Earth.

Schön. Und auf Titan?

Luminarah schrieb:Cyanamide is a compound used in terrestrial biochemistry to help bind amino acids together to form proteins.

Auch schön. Und was wird mit dem Reaktionswasser, das bei der Polykondensationsreaktion entsteht?

Luminarah schrieb:If life on Titan uses hydrocarbons, such as methane and ethane, as its solvent of choice, then its cellular architecture must be reversed or non-polar at both ends.

Logisch. Aber das Problem besteht nicht darin, wie die Membranen beschaffen sein müssen, sondern was aus den unpolaren Eigenschaften von Methan oder Ethan für eine potenzielle Biochemie folgt, die Polymere hervorbringen muss, die darin löslich sind und zugleich in der Lage sein müssen, als Katalysatoren zu funktionieren.

In Wasser ist es einfach: Dort verketten sich Aminosäuren mit Hilfe ihrer polaren Enden zu chemisch abwechslungsreichen Polypeptiden. Das ist in Methan nicht möglich, weil wegen der Polarität der Aminosäuren diese gar keine Chance haben, in Lösung zu gehen, damit sie sich verketten können.

Und das was eine Chance hätte, ist unpolar und damit chemisch eintönig, weil rundum mit Methylgruppen abgesättigt. Daraus kann keine Katalyse erwachsen, die z.B. in der Lage wäre, Radikal-Reaktionen zu "managen". Insofern ist das Ganze als Gedankenspiel ganz hübsch ("Was wäre, wenn ..."), aber aufgrund der konkreten Gegebenheiten von vornherein aussichtslos, jemals Realität zu werden.

Ich habe nichts gegen Gedankenspiele und schon gar nichts gegen Titan-Lander, die dort meinetwegen Jahre unterwegs sind, um jedes Pfützchen und jedes Krümelchen auf Lebensspuren hin zu untersuchen, aber "offen" im Sinne von "Es könnte ja doch sein" ist da nichts, wenn man das Ganze unter dem Gesichtspunkt von Chemie und Planetologie betrachtet.

Hoffmann schrieb:ja doch sein" ist da nichts, wenn man das Gan

Das sehe ich halt wie viele andere Wissenschaftler anders.

Ein sehr interessantes Phänomen Titans ist das Verschwinden von Wasserstoff in Oberflächennähe , ähnlich dem Verschwinden von Sauerstoff in Bodenhöhe auf der Erde. Immerhin interessant und von zwei Autoren (Strobel aber auch Clark) beschrieben. Ein weiterer möglicher Indikator für Leben könnte das beobachtete Fehlen von Acetylen auf der Oberfläche sein ,der ebenfalls von Clark beschrieben wurde. Selbstverständlich sind diese Dinge nicht beweisend ,aber es ist ein interessanter Fingerzeig ,nicht mehr und nicht weniger. Solange ein solcher Fingerzeig besteht ,kann eine die Möglichkeit einer uns nicht vertrauten Biochemie zumindest in Betracht gezogen werden. Du erinnerst Dich an die Rechnungen zu den Doppelsternsystemen und den fehlenden Planeten ,die auch stimmig waren , dann aber falsifiziert wurden durch Beobachtung . So könnte es hier auch sein .

Die Menge an produziertem organischen Material übersteigt das der gesamten Erde bei weitem. Wenn einmal auf der Oberfläche können die Aerosole mit ihren komplexen organischen Stoffen durchaus eine astrobiologisch interessante chemische Evolution zeigen. Auch die Präsenz von PAH (Benzene) ist interessant ,gefebenenfalls können solche Moleküle bei alternativen Szenarien eine Rolle spielen. Da gibts ja auch die Arbeit von Menor Salvan über die Synthese von PAH und Acetylen Polymeren in Eis. Das sich hier hochkomplexe organische Stoffe bilden können liegt auf der Hand.

Entsprechend haben wir also die präbiotische Organic zusammen mit einem Fingerzeig ,der auf mögliche Stoffwechselprozesse hindeuten könnte.

Womit es weiterhin spannend bleibt.

@Hoffmann

Hoffmann schrieb:Selbstverständlich bildet Silizium Moleküle, aber der Mythos ist der, dass diese Moleküle für eine siliziumbasierte Biochemie geeignet sind. Das sind sie nämlich nicht. Das Problem der Kettenstabilität hast Du bereits erwähnt: Sie sind erheblich weniger stabil als Kohlenstoffketten. Die Alternative in Gestalt von Silazenen bzw. Silazanen, wie von @wolf359 angeboten, lassen sich unter Laborbedingungen durch das Zusammenbringen von solch exotischen Chemikalien wie Chlorsilan zwar synthetisieren,

Du sagtest Silizium bildet keine Makromoleküle und das stimmt so nicht. Natürlich sind (Poly)Silazene nicht eben häufig anzutreffen und ich habe auch nicht den Titan als möglichen Ort für eine alternative auf Silazenen basierende Lebensentstehung "auserwählt". Man müsste sich in dem Fall erst einmal sicher sein, das Silazene Bausteine einer exotischen Lebensform sein können, und dann gilt es den (sicher seltenen...) Ort ausfindig zu machen, an dem sie in einer natürlichen Umgebung entstehen und sich entwickeln. @smokingun hat dazu auch noch angemerkt, das bei Temperaturen über 1000 Celsius (auch defenitiv nicht auf den Titan bezogen...) und bei sehr niedrigen Temperaturen Silizium vielleicht doch eine Alternative zu Kohlenstoff sein könnte...

Was auch immer in oder durch flüssiges Methan entstehen mag - es lebt nicht, auch wenn es möglicherweise chemisch komplex ist, weil der Stoffwechsel ausbleibt. Und der ist nun mal ausschlaggebend dafür, ob ein System lebendig ist oder nicht.
...
Nein, eben nicht. Flüssiges Methan ist als Biosolvens nicht geeignet. Selbst wenn da was über Kryovulkanismus aus dem Innern emporfleuchen sollte, geht es an der Oberfläche an den tiefen Temperaturen und den entgegengesetzten Lösemitteleigenschaften des Methans zugrunde. .

Nicht notwendigerweise. Es könnte eine Selektion stattfinden, die einige Arten überleben lässt, wenn auch vielleicht nur in einer Art Winterschlaf mit extrem reduziertem Stoffwechsel. Der Temperaturunterschied zwischen dem Wasser-Ammoniak-Ozean (oder der kryovulkanischen Umgebung...) und flüssigem Methan ist nicht so groß, als das hypothetische Lebensformen zwangsweise daran zugrunde gehen müssen, dazu könnten sie (wie die "irdische" Lebensform Colwellia...) über ein selbstproduziertes Frostschutzmittel verfügen...

Hoffmann schrieb:Nur, dass diese flüssigen Kohlenwasserstoffe bei Zimmertemperatur angewendet werden und nicht bei Temperaturen, wo Methan oder Ethan flüssig sind.

Okay, wenn ich nun die Wahl habe, ob ich Benner den Vorzug gebe (der sich ja ausdrücklich auf die Bedingungen auf dem Titan bezieht...) oder dir, dann entscheide ich mich für Benner...

Hoffmann schrieb:Dazu muss es aber erst einmal entstehen. Und Ausbreitungsmöglichkeiten sind nicht beliebig gegeben. Darüber hinaus bezweifle ich, ob unter der Eiskruste von Titan überhaupt etwas entstehen kann,

In einer kryovulkanisch aktiven Umgebung müsste eigentlich alles über kurz oder lang im Ozean landen. Die kryovulkanische Magma drückt die Kruste ein kleines Stück weit in den Ozean, wo sie dann abschmilzt; dauert dieser Prozess lange an, so reichert sich der Ozean nach und nach mit komplexen Molekülen (aus der Atmosphäre, in der sie fortwährend enstehen...) an. Auch Leben, das sich in Spalten oder Einschlüssen innerhalb der Kruste entwickelt, würde sich so irgendwann im Ozean wiederfinden. Möglicherweise sammelt sich so nach und nach ein schwimmender "Bioteppich" aus überlebenden Molekülen zwischen dem Ozean und der Unterseite der Eiskruste, aus dem sich etwas neues entwickeln könnte. So könnte ein Kreislauf entstehen, in dem die Lebensformen eingebunden wären, die über die Kryovulkane ausgeschieden werden und die den Bedingungen auf der Oberfläche trotzen; eine fortwährende Selektion könnte so zu äußerst kälteresistenten Organismen führen und zu einer Anpassung an jede nur mögliche Umgebung. Diese Anpassung hätte aber ihre Grenzen...

An der Oberfläche selbst könnte es vielleicht auch sehr simple Lebensformen geben, wie organische Kristalle, die wachsen, sich verändern und sich vermehren können oder einfache methanbasierte Lebenskreisläufe oder eine Kombination aus beidem...

@hawaii

Wenn man eine Beobachtsstation auf Titan aus Plastik errichten möchte, so hätte man schon mal einen Grundstoff zur Verfügung, den man nur noch fördern müsste, was nun wirklich nach SciFi klingt: auf dem Titan zu landen, um Plastik abzubauen...

Hoffmann schrieb: aber der Mythos ist der, dass diese Moleküle für eine siliziumbasierte Biochemie geeignet sind. Das sind sie nämlich nicht.

doch die möglichkeit besteht das silizium den Kohlenstoff ersetzt und das sehen auch molekularbiologen so wie du in dem oberen Zitat erkennen kannst.natürlich gehören dazu grundbedingungen die kohlenstoff nicht dominieren lässt.

Hoffmann schrieb: Und wenn das Eis geschmolzen ist, haben wir Wasser, das mit Silanen zu Kieselsäure reagiert. Für exotische Wege über Chlorsilan zu Silazanen bleibt da keine Gelegenheit mehr.

Titan ist aber ausserhalb der habitalen Umlauf- Zone wo auf wasser basierenden kohlenstoff als leben wahrschl. macht .es ist aber möglich das ein langsam laufender metabolismus mit dem methan erfolgt und da ist silizium als basis-träger für makromoleküle durchaus in betracht zu ziehen.

Hoffmann schrieb: Das Problem der Kettenstabilität hast Du bereits erwähnt: Sie sind erheblich weniger stabil als Kohlenstoffketten.

diese ketten können unter gewissen bedingungen aber an stabilität gewinnen. du vergisst das silizium an und für sich schon ein wichtiger faktor für bindungen sind selbst bei kohlenstoff basierendem Leben.:

http://books.google.ch/books?id=-S9jLNG4JXAC&pg=PA361&lpg=PA361&dq=silizium+biochemie&source=bl&ots=X7cYrpn9Io&sig=PFl4xXfyOc6_iCjQRIOLPcT84nM&hl=de&sa=X&ei=QuJPUvGhLYij4gTlq4DgDA&ved=0CD8Q6AEwAQ#v=onepage&q=silizium%20biochemie&f=false

Ich habe gerade nicht viel Zeit, deshalb nur kurz:

@Luminarah

Luminarah schrieb:Ein sehr interessantes Phänomen Titans ist das Verschwinden von Wasserstoff in Oberflächennähe , ähnlich dem Verschwinden von Sauerstoff in Bodenhöhe auf der Erde.

Sauerstoff verschwindet auf der Erde nicht, sondern er wird dort erzeugt, was ungewöhnlich wäre, wenn es hier kein Leben geben würde. Zum Verschwinden von Wasserstoff - zunächst muss geklärt werden, ob es sich hier um ein Simulations-Artefakt handelt oder nicht. Wenn nicht, findet eine chemische Reaktion am Boden statt, die Wasserstoff umsetzt. Ob Ethin daran beteiligt ist oder nicht, bedarf ebenfalls der Bestätigung. In McKays Prioritätenliste wäre der nächste Punkt, herauszufinden, ob es sich hier um reaktive Oberflächen handelt, die den Umsatz von Wasserstoff mit anderen Stoffen katalysieren. Eventuell sind die herabrieselnden Tholine, die u.a. Dünenformationen bilden, in ihrer Oberflächenbeschaffenheit so zerklüftet, dass sie - analog zu Aktivkohle - solche Reaktionen ermöglichen.

Auch die Präsenz von PAH (Benzene) ist interessant ,gegebenenfalls können solche Moleküle bei alternativen Szenarien eine Rolle spielen.

Interessant ist es auf Titan allemal, aber warum müssen es gleich Organismen sein, die Titan interessant machen? Was uns hier vorgeführt wird, ist das Potenzial einer Drei-Elemente-Chemie unter Ausschluss von Wasser. Das was dort entsteht, ist eine Mischung aus Kohlenwasserstoffchemie, Aromatenchemie und Nitrilchemie, die zu einer Vielzahl komplexer Moleküle führt, die sich - in Ermangelung reaktiver Substanzen, gekoppelt mit langsamen Reaktionsgeschwindigkeiten und nach Ablauf sehr langer Zeiträume - zu Verbindungen strukturieren, die weitgehend unbekannt sein dürften. Schon allein deswegen ist Titan als gigantisches Labor interessant. Die Bedingungen, die solche komplexen Moleküle entstehen lassen, verhindern jedoch zugleich jegliche Stoffwechselaktivitäten, die ein System lebendig werden lassen. Mit Organismen ist daher nicht zu rechnen, auch wenn die Chemie dort sehr komplex ist.

@wolf359

wolf359 schrieb:Du sagtest Silizium bildet keine Makromoleküle und das stimmt so nicht.

O.K., ich hätte hinzufügen sollen, dass Makromoleküle auf der Basis von Silizium außerhalb von Laborbedingungen nicht entstehen. Denn das tun sie wirklich nicht.

wolf359 schrieb:das bei Temperaturen über 1000 Celsius (auch defenitiv nicht auf den Titan bezogen...) und bei sehr niedrigen Temperaturen Silizium vielleicht doch eine Alternative zu Kohlenstoff sein könnte...

Hierfür gibt es jedoch nicht einmal ansatzweise irgendwelche Anhaltspunkte, die dafür sprechen könnten.

wolf359 schrieb:Es könnte eine Selektion stattfinden, die einige Arten überleben lässt, wenn auch vielleicht nur in einer Art Winterschlaf mit extrem reduziertem Stoffwechsel.

Selektion vermag jedoch keine Wunderdinge zu vollbringen. Auch die exotischsten Extremophilen, die man bis jetzt entdeckt hat, basieren auf Kohlenstoffchemie in Wasser. Ohne Wasser geht gar nichts, und Methan ist keine gangbare Alternative, weil es völlig entgegengesetzte Lösemitteleigenschaften hat. Falls da also etwas hochsickern sollte (falls da überhaupt etwas sein sollte, was ebenfalls äußerst unwahrscheinlich ist ...), dann friert es ein und geht zugrunde.

wolf359 schrieb:der sich ja ausdrücklich auf die Bedingungen auf dem Titan bezieht...

Wenn Du Dir das Zitat noch einmal genau durchliest, wirst Du feststellen, dass Benner hier die Lösemitteleigenschaften von Wasser mit Kohlenwasserstoffen vergleicht. Wasser ist in der Tat reaktiver als z.B. Pentan, weil es z.B. zur Hydrolyse von komplexen Molekülen führt, was mit Pentan nicht geschieht. Insofern ist der Vergleich durchaus legitim, weil ähnliche Eigenschaften auch auf Methan zutreffen dürften. Aber in der organischen Chemie wird kein flüssiges Methan verwendet, sondern andere Kohlenwasserstoffe, die bei Zimmertemperatur flüssig sind. Und damit ist der Vergleich in Bezug auf die Temperaturen eben doch daneben, weil die Reaktionsgeschwindigkeiten entsprechend niedrig sind. Und was den Vorschlag von Benner betrifft, Titan mit einer längerlebigen Sonde zu erforschen - ich habe nichts dagegen einzuwenden!

wolf359 schrieb:Die kryovulkanische Magma drückt die Kruste ein kleines Stück weit in den Ozean, ...

Also das bisschen, was den Weg durch die 100 km dicke Kruste nach oben findet, drückt da nichts von der Oberfläche nach unten. Plattentektonik findet auf Titan nicht statt. Dafür reichen die Energien nicht aus.

wolf359 schrieb:An der Oberfläche selbst könnte es vielleicht auch sehr simple Lebensformen geben, wie organische Kristalle, die wachsen, sich verändern und sich vermehren können oder einfache methanbasierte Lebenskreisläufe oder eine Kombination aus beidem...

Kristalle leben nicht, denn sie stellen den energieärmsten Zustand dar, den die Atome einnehmen können. Lebewesen zeichnen sich aber dadurch aus, dass sie vom Gleichgewichtszustand entfernt funktionieren, indem sie Energie anzapfen, um damit die lokale Entropie zu vermindern. Auf Methan-Basis geht da allerdings nichts, auch wenn Du es mir nicht glauben magst.

@smokingun

smokingun schrieb:die möglichkeit besteht das silizium den Kohlenstoff ersetzt

Die planetologischen Rahmenbedingungen sprechen dagegen, dass das möglich ist.

smokingun schrieb:Titan ist aber ausserhalb der habitalen Umlauf- Zone wo auf wasser basierenden kohlenstoff als leben wahrschl. macht

Das geschmolzene Eis bezog sich auf die Entstehungsphase von Titan. Dass danach alles wieder eingefroren ist, ist mir bekannt. Siliziumverbindungen, die das Potenzial hätten, komplexere Moleküle zu bilden, wurden in der Entstehungsphase zerstört, weil sie sich zu Kieselsäure umgesetzt haben. Damit war Silizium aus der chemischen Evolution raus.

smokingun schrieb:du vergisst das silizium an und für sich schon ein wichtiger faktor für bindungen sind

Nein, da vergesse ich nichts, weil es schlicht nicht stimmt, dass Silizium (außer für die Außenskelette von Kieselalgen) irgend eine Relevanz für Bindungen besitzt. Silizium bildet unter natürlichen Voraussetzungen (also außerhalb von Laboren) Silikate, die als Gestein für die Planetenbildung von Bedeutung sind, aber nicht für die Lebensentstehung.