Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Экспедиция «9 легенд Русского Севера»
Космос

В атмосфере Титана обнаружили странную органическую молекулу

Михаил Сысоев
28 октября 2020
Ecg-Gc6XgAUjRQh.jpg
Инфракрасное изображение Титана от «Кассини»
Фото: NASA / JPL-Caltech
На Земле таких нет.

Титан, будучи и так довольно необычным спутником Сатурна, оказался еще более странным. Астрономы обнаружили в его атмосфере циклопропенилиден (C3H2) — чрезвычайно редкую молекулу на основе углерода, которая настолько реактивна, что может существовать на Земле только в лабораторных условиях.

Подобное никогда раньше не обнаруживалось в нашей атмосфере, во всей Солнечной системе или где-либо ещё. Единственное другое место, где циклопропенилиден может оставаться стабильным — холодная пустота межзвездного пространства. Но он может стать строительным блоком для более сложных органических молекул, которые однажды могут привести к жизни.

«Мы воспринимаем Титан как реальную лабораторию, где мы можем увидеть химию, подобную той, что была на древней Земле, когда здесь зарождалась жизнь, — сказала астробиолог Мелисса Трейнер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, один из главных ученых, собирающихся исследовать Луна в предстоящей миссии Dragonfly, запускаемой в 2027 году. — Мы будем искать молекулы большего размера, чем C3H2, но нам нужно знать, что происходит в атмосфере, чтобы понять химические реакции, которые приводят к образованию сложных органических молекул и дождю на поверхности».

Циклопропенилиден, который даже исследователи NASA описывают как «очень странную маленькую молекулу», не может долго существовать в атмосферных условиях, потому что он очень быстро и легко реагирует с другими молекулами, образуя другие соединения.

Как только это происходит, вещество перестаёт быть циклопропенилиденом. В межзвездном пространстве любой газ или пыль обычно очень холодные и очень диффузные, а значит, что соединения не активно взаимодействуют — циклопропенилиден может оставаться в исходном состоянии.

Титан сильно отличается от межзвездного пространства. Это влажное место с углеводородными озерами, углеводородными облаками и преимущественно азотной атмосферой с небольшим количеством метана. Атмосфера в четыре раза толще, чем атмосфера Земли (в которой также преобладает азот). Ученые думают, что под поверхностью находится огромный океан соленой воды.

В 2016 году группа ученых во главе с планетологом Конором Никсоном из Центра космических полетов имени Годдарда NASA использовала комплекс радиотелескопов ALMA («Атакамская большая [антенная] решётка миллиметрового диапазона») в Чили для исследования атмосферы спутника Сатурна в поисках органических молекул.

В разреженных верхних слоях атмосферы они обнаружили неизвестную химическую сигнатуру. Сравнивая её с базой данных химических профилей, команда определила молекулу как циклопропенилиден. Вероятно, именно разрежённость атмосферы на такой высоте способствует сохранению молекулы, но почему она появляется на Титане и ни в каком другом мире, остается загадкой.

«Когда я понял, что смотрю на циклопропенилиден, моей первой мыслью было: „Что ж, это действительно неожиданно“, — сказал Никсон. – Титан уникален в нашей Солнечной системе. Он оказался сокровищницей новых молекул».

Циклопропенилиден представляет особый интерес, поскольку он известен как кольцевая молекула; три его атома углерода связаны в кольцо. Хотя неизвестно, что сам циклопропенилиден играет биологическую роль, азотистые основания ДНК и РНК основаны на таких молекулярных кольцах.

«Их цикличность открывает эту дополнительную ветвь химии, которая позволяет создавать эти биологически важные молекулы», — сказал астробиолог Александр Телен из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

Чем меньше молекула, тем больше у нее потенциала — ожидается, что реакции с участием более мелких молекул с меньшим количеством связей будут происходить быстрее, чем реакции с участием более крупных и сложных молекул. Это означает, что реакции с участием более мелких молекул, чисто числовые, как ожидается, приведут к более разнообразным результатам.

Ранее считалось, что бензол (C6H6) является самой маленькой молекулой углеводородного кольца, обнаруженной в любой атмосфере (включая атмосферу Титана), но циклопропенилиден превзошёл его.

Титан уже представляет собой улей органической химической активности. Азот и метан распадаются на солнечном свете, вызывая каскад химических реакций. Могут ли эти реакции привести к жизни — вопрос, на который ученые очень хотят найти ответ.

«Мы пытаемся выяснить, пригоден ли для жизни Титан, — сказала геолог Розали Лопес из Лаборатории реактивного движения НАСА. — Мы хотим знать, какие соединения из атмосферы попадают на поверхность, а затем, сможет ли этот материал просочиться через ледяную корку в океан внизу, потому что мы считаем, что океан — это то место, где есть обитаемые условия».

Выяснение того, какие соединения присутствуют в атмосфере, является очень важным шагом в этом процессе исследования. Циклопропенилиден может восприниматься маленьким и необычным, но эта чрезвычайно редкая молекула может быть ключевым элементом химической головоломки Титана. Осталось выяснить, как её решить.

Узнайте, что происходит с Ио во время непрерывного извержения вулканов.

рекомендации
Айсберг

Путешествие на Ямал: почувствуй гармонию Арктики

Фотоаппарат generic icon

Выходные в Рязанской области: куда пойти и чем заняться

Вопросительный знак, вопрос

Безопасно ли оставаться дома? Устраиваем детокс для своей квартиры