Необычная молекула обнаружена в атмосфере на спутнике Сатурна Титане
Технологии29 октября 2020

Необычная молекула обнаружена в атмосфере на спутнике Сатурна Титане

Самый большой спутник Сатурна, Титан, - единственный спутник в нашей солнечной системе с плотной атмосферой. Он в четыре раза плотнее Земли. И теперь ученые обнаружили в нем молекулу, которую никогда не находили ни в какой другой атмосфере.

Частица называется циклопропенилиден, или C3H2, и состоит из углерода и водорода. Эта простая молекула на основе углерода может быть предшественником, который участвует в химических реакциях, которые могут создавать сложные соединения. И эти соединения могут стать основой для потенциальной жизни на Титане.

Молекула была впервые замечена, когда исследователи использовали Большую миллиметровую / субмиллиметровую решетку телескопов Атакамы в Чили. Эта обсерватория с радиотелескопом фиксирует ряд световых сигнатур, которые выявили молекулу среди уникального химического состава атмосферы Титана.

«Когда я понял, что смотрю на циклопропенилиден, моей первой мыслью было:« Ну, это действительно неожиданно », - сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Конор Никсон, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.

Циклопропенилиден был обнаружен повсюду в нашей галактике, главным образом в молекулярных облаках газа и пыли, включая Молекулярное облако Тельца. Это облако, где рождаются звезды, находится в 400 световых годах от нас в созвездии Тельца. В этих облаках слишком низкие температуры для протекания многих химических реакций.

Но найти его в атмосфере - это совсем другое дело. Эта молекула может легко реагировать, когда сталкивается с другими, чтобы сформировать что-то новое. Исследователи, вероятно, смогли обнаружить его, потому что смотрели через верхние слои атмосферы Титана, где у молекулы меньше газов, с которыми она может взаимодействовать.

«Титан уникален в нашей солнечной системе», - сказал Никсон. «Это оказалось сокровищницей новых молекул».

Циклопропенилиден - вторая циклическая молекула или молекула с замкнутым контуром, обнаруженная на Титане; первым был бензол в 2003 году. Бензол - это органическое химическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода. На Земле бензол содержится в сырой нефти, используется в качестве промышленного химического вещества и возникает естественным образом после вулканов и лесных пожаров.

По данным НАСА, циклические молекулы имеют решающее значение, потому что они образуют опорные кольца для азотистых оснований ДНК.

«Их циклическая природа открывает эту дополнительную ветвь химии, которая позволяет создавать эти биологически важные молекулы», - сказал в своем заявлении соавтор исследования Александр Телен, астробиолог из Годдарда.

Когда исследователи обнаружили циклопропенилиден в атмосфере Титана, они просмотрели данные, полученные миссией НАСА «Кассини». В период с 2004 по 2017 год космический корабль совершил 127 облетов Титана с близкого расстояния. Масс-спектрометр Кассини обнаружил химическую подпись той же молекулы, как обнаружили исследователи.

«Это очень странная маленькая молекула, поэтому о ней не узнают в химии в старших классах или даже на бакалавриате», - сказал С. Маласка не участвовал в этом исследовании, но он исследует Титан.

«Каждый маленький кусочек или деталь, которые вы можете обнаружить, может помочь вам собрать огромную головоломку обо всем, что там происходит».

А открытие на Титане циклопропенилидена добавляет лунной интриги.

Ученые сравнивают Титан с Землей из-за его уникальных качеств.

Атмосфера Титана состоит из азота и метана, что придает ему нечеткий оранжевый оттенок. По данным НАСА, его атмосферное давление на 60% больше, чем на Земле, а это означает, что он оказывает такое же давление, как на дне бассейна.

Когда солнечный свет касается Титана, молекулы метана и азота в атмосфере распадаются. Это создает интригующую сложную органическую химию в атмосфере Титана, которая очаровала ученых. Исследователи все еще анализируют данные Кассини, чтобы попытаться определить, какие химические сигнатуры обнаружил космический корабль.

На поверхности Титана также есть жидкие тела земного типа, но реки, озера и моря состоят из жидкого этана и метана, которые образуют облака и вызывают дождь из жидкого газа с неба. Исследователи также считают, что у Титана есть внутренний жидкий водный океан.

Более того, температура на поверхности настолько низкая - минус 290 градусов по Фаренгейту, - что реки и озера были вырезаны метаном, так же как камни и лава помогли сформировать объекты и каналы на Земле.

Картирование миссии НАСА «Кассини» показало, что Титан в основном покрыт органическими равнинами, которые представляют собой равнины и дюны из органического материала, которые проливаются дождем на поверхность.

«Мы пытаемся выяснить, пригоден ли для жизни Титан», - заявила Розали Лопес, старший научный сотрудник и эксперт по Титанам из JPL. «Итак, мы хотим знать, какие соединения из атмосферы попадают на поверхность, а затем, сможет ли этот материал пройти через ледяную корку в океан внизу, потому что мы думаем, что океан - это то место, где есть обитаемые условия».

Понимание органического материала, находящегося на поверхности Титана, может раскрыть больше об истории Земли. Раньше в атмосфере нашей планеты преобладал метан, а не кислород. Фактически, ранняя Земля и Титан могли быть очень похожи.

В будущем Титан будет исследован миссией НАСА Dragonfly. Dragonfly запустится в 2026 году и достигнет Титана в 2034 году.

Дрон размером с марсоход пролетит через плотную атмосферу Титана, чтобы посетить ударный кратер, где, по мнению исследователей, важные ингредиенты для жизни смешались вместе, когда что-то столкнулось с Титаном в прошлом, возможно, десятки тысяч лет назад.

Dragonfly проведет два с половиной года, облетая Титан. У него есть только пропеллеры с салазками для приземления, но нет колес, чтобы он мог перемещаться по поверхности. Миссия также будет исследовать атмосферу Титана, свойства поверхности, подповерхностный океан и жидкость на поверхности.

«Мы думаем о Титане как о реальной лаборатории, где мы можем увидеть химию, аналогичную химии древней Земли, когда здесь зародилась жизнь», - заявила Мелисса Трейнер, астробиолог Годдарда НАСА и заместитель главного исследователя миссии Dragonfly.

«Мы будем искать молекулы большего размера, чем C3H2, - сказал Трейнер, - но нам нужно знать, что происходит в атмосфере, чтобы понять химические реакции, которые приводят к образованию сложных органических молекул и выпадению дождя на поверхность».

Написать комментарий