Carly Howett, a member of the New Horizons team, said that if you were standing on New Horizons as it sped past, Ultima Thule would appear red to the human eye and very dark. But with the aid of enhanced imagery, it’s also clear that some patches are redder than others, like the rim of the large crater known as Maryland.
That redness is likely caused by a mysterious class of compounds called tholins, the New Horizons team said Monday during a mission update at the 50th Lunar and Planetary Science Conference in Houston.
So what are tholins?
Broadly speaking, tholins are complex carbon chains made when ultraviolet light strikes carbon-rich molecules like methane or ethane. The result is a reddish, tarry substance. That may not sound exciting, but it was astronomer and science communication all-star Carl Sagan who named the material after creating it in his lab (along with fellow researcher Bishun Khare). They were performing variations on the famous Miller-Urey experiment, trying to recreate the chemical conditions on early Earth to see how life might have started.
The idea is that nature can, in the total absence of biology, produce more and more complicated carbon chains, until the leap to a biological protein, and presumably, life, is in fact just a single step. Tholins are complex, organic (meaning it contains carbon) molecules that could be a key step in this process. So scientists are very interested in where it’s occurring in the universe.
In the Lab and in the Wild
Early Earth was likely a tholins-rich place. But in our current, oxygen-rich world, it exists only in labs (oxygen destroys tholins). Farther afield, researchers have found similar materials on Saturn’s moon Titan and Neptune’s moon Triton, as well as on lots of smaller icy bodies. But here is where the disagreement starts — it’s difficult to be sure how close the substances scientists create in labs are to the ones observed in space. They appear to be similar, but since we haven’t yet been able to bring back a sample from the outer solar system, appearances are all we have at the moment.
A reddish tint in certain environments is a pretty good hint that scientists might be looking at compounds that are at least similar to tholins, but there is far more than just one kind of potential tholin out there. Many different compounds can create various types of tholins, and picking out which might be present based just on their spectra, or the type of light they reflect, is nigh impossible. Mixed together and seen from afar, it’s not so easy to figure out one complex carbon chain from another.
Some researchers, such as planetary scientist Sarah Hörst of Johns Hopkins University, don’t like calling the outer-space versions tholins at all, since it’s hard to be sure what we’re looking at from so far away truly matches the substances created here on Earth. They are analogs, to be sure — but perhaps not the exact same thing.
Space Missions on the Tholin Hunt
But that’s all the more reason to study them as up-close as we can. The last decade has been filled with missions getting better looks at these far-off maybe-tholins. When the Cassini mission dropped the Huygens probe onto Titan, it revealed an entire world full of carbon-rich materials: on the ground, in the moon’s seas and lakes, and scattered throughout the atmosphere.
In 2015, the New Horizons probe flew by Pluto, painting a breathtakingly detailed view of the former planet — which was distinctly red in places, as is its sidekick moon Charon. Tholins (or something tholins-like) are the most likely culprit.
And now, as the new year dawned, New Horizons got an in-person glimpse at out an even more distant object, Ultima Thule, which is “very red,” according to New Horizons scientist Carly Howett. This puts it on par with other objects near it in the Kuiper Belt. “It’s a lot more red than things like comets,” Howett added.
Comets, in contrast to other Kuiper Belt objects, occasionally plunge into the inner solar system where they heat up and undergo chemical changes that never occur in the cold Kuiper Belt. This means that looking at Ultima Thule is a clean picture of primordial material from early in the solar system’s history.
The beautiful thing about tholins is that while they’re precious as a clue to our history as living organisms, they’re also pretty common. Carbon compounds like methane exist all over in the universe. Stars emit ultraviolet radiation every second, bathing the cosmos in it. The ingredients are easy to find. So if tholins are key to sparking life, we can look around and feel reassured that the makings for them are everywhere we look.
Carly Howett, membră a echipei New Horizons, a spus că dacă ai fi pe New Horizons Ultima Thule ar părea roșie și foarte întunecată. Dar, cu ajutorul imaginilor îmbunătățite, este clar că unele patch-uri sunt mai roșii decât altele, cum ar fi marginea craterului mare cunoscut sub numele de Maryland.
Roșeața este probabil cauzată de o clasă misterioasă de compuși numiți tholini, a declarat echipa New Horizons luni în cadrul unei actualizări a misiunii la cea de-a 50-a Conferință de Știință Lunară și Planetară din Houston.
Deci, ce sunt tholins?
În linii mari, tholinele sunt lanțuri de carbon complexe realizate atunci când lumina ultravioletă lovește molecule bogate în carbon precum metanul sau etanul. Rezultatul este o substanță roșiatică și gudronică. S-ar putea să nu pară interesant, dar Carl Sagan a numit astfel acest materialul după ce l-a creat în laboratorul său (alături de cercetătorul coleg Bishun Khare). Ei efectuau variații la celebrul Miller-Urey experiment încercând să recreeze condițiile chimice de pe Pământul timpuriu pentru a vedea cum ar fi putut începe viața.
Ideea este că natura, în absența totală a biologiei, poate produce lanțuri de carbon din ce în ce mai complicate, până când saltul către o proteină biologică și, probabil, viața, este de fapt doar un singur pas. Tholii sunt molecule complexe, organice (adică conțin carbon) care ar putea fi un pas cheie în acest proces. Deci, oamenii de știință sunt foarte interesați de locul în care se întâmplă asta în univers.
În laborator și în sălbăticie
Pământul timpuriu a fost probabil un loc bogat în tholini. Dar în lumea noastră actuală, bogată în oxigen, ei există doar în laboratoare (oxigenul distruge tholinii). Mai departe, cercetătorii au găsit materiale similare pe luna lui Saturn Titan și pe luna lui Neptun, Triton, precum și pe o mulțime de corpiri înghețate mai mici. Dar de aici începe dezacordul – este dificil să fim siguri cât de apropiate sunt substanțele pe care oamenii de știință le creează în laboratoare față de cele observate în spațiu. Se pare că sunt similare, dar, de vreme ce nu am reușit încă să aducem înapoi un eșantion din sistemul solar exterior, aparențele sunt tot ce avem în acest moment.
O nuanță roșiatică în anumite medii este un indiciu destul de bun că oamenii de știință ar putea să se uite la compuși care sunt cel puțin similari cu tholins, dar există mult mai mult decât doar un singur tip de potențial tholin. Mulți compuși diferiți pot crea diverse tipuri de tholine, iar alegerea care ar putea fi prezentă doar pe baza spectrelor lor sau a tipului de lumină pe care o reflectă, este aproape imposibilă. Amestecați și văzuți de departe, nu este atât de ușor de decelat un lanț de carbon complex de la altul.
Unor cercetători, precum savantul Sarah Hörst, de la Universitatea Johns Hopkins, nu le place să denumească trolini versiunile extraterestre, deoarece este greu să fim siguri că ceea ce privim de la distanță se potrivește cu adevărat cu substanțele create aici, pe pământ. Pot fi analogi, dar poate nu sunt exact același lucru.
Misiuni spațiale pe vânătoarea Tholin
Dar acesta este cu atât mai mult motivul pentru a le studia cât mai aproape. Ultimul deceniu a fost plin de misiuni pentru a vedea mai bine acești îndepărtați poate-tholini. Când misiunea Cassini a aruncat sonda Huygens pe Titan, a dezvăluit o lume întreagă plină de materiale bogate în carbon: pe pământ, în mările și lacurile Lunii și împrăștiate în toată atmosfera.
În 2015, sonda New Horizons a zburat spre Pluto, zugrăvind o priveliște uluitor de detaliată asupra fostei și nou redevenita planetă – care era în mod clar roșie în anumite locuri, precum este și Charon-ul ei lunar. Thinsul (sau ceva asemănător cu tholins) este cel mai probabil vinovat.
Și acum, New Horizons a obținut în persoană o privire asupra unui obiect și mai îndepărtat, Ultima Thule, care este „foarte roșu”, potrivit omului de știință Carly Howett, New Horizons. Acest lucru îl pune la egalitate cu alte obiecte din apropierea centurii Kuiper. „Este mult mai roșu decât chestii precum cometele”, a adăugat Howett.
Cometele, spre deosebire de alte obiecte ale centurii Kuiper, se cufundă ocazional în sistemul solar interior, unde se încălzesc și suferă modificări chimice care nu apar niciodată în Centura Kuiper rece. Aceasta înseamnă că privirea la Ultima Thule este o imagine curată a materialului primordial încă din istoria sistemului solar.
Lucrul frumos despre tholins este că, deși sunt prețioși ca un indiciu al istoriei noastre ca organisme vii, sunt, de asemenea, destul de comuni. Compușii carbonici precum metanul există peste tot în univers. Stelele emit radiații ultraviolete în fiecare secundă, scăldând cosmosul cu ele. Ingredientele sunt ușor de găsit. Deci, dacă tholins sunt cheia pentru a stârni viața, putem privi în jur și să ne simțim liniștiți căci ei sunt oriunde încotro am privi.
***
Mihail stories 