В атмосфере Титана обнаружили странную органическую молекулу
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.
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.
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.
