Титан, самый большой спутник Сатурна, является естественной лабораторией для изучения происхождения жизни. Как и Земля, у Титана плотная атмосфера и сезонные погодные циклы, но химический и минералогический состав существенно различаются. Недавно ученые воссоздали условия на Титане в лаборатории. Они определили фундаментальные свойства двух органических молекул, которые, как полагают исследователи, существуют в виде минералов на Титане.
Простые органические молекулы, которые на Земле представлены в жидком виде, на Титане выглядят как твердые ледяные минеральные кристаллы. Причина в низких температурах — до −178 °C. В ходе эксперимента ученые обнаружили, что две молекулы, которые, вероятно, присутствуют в изобилии на Титане — ацетонитрил (ACN) и пропионитрил (PCN), находятся преимущественно в одной кристаллической форме. Она создает высокополярные наноповерхности, которые могут служить шаблонами для самосборки других молекул.
Благодаря миссии «Кассини» ученые узнали, что Титан — прекрасное место для изучения происхождения жизни. Как и у Земли, у Титана плотная атмосфера, но она в основном состоит из азота с примесью метана. Это единственное известное тело в космосе, кроме Земли, где ученые обнаружили явные свидетельства стабильных бассейнов поверхностной жидкости. Подпитываемые солнечной энергией, магнитным полем Сатурна и космическими лучами, азот и метан реагируют на Титане с образованием органических молекул различного размера и сложности. Считается, что ACN и PCN присутствуют в характерной желтой дымке Луны в виде аэрозолей, и они падают на поверхность, оседая в виде твердых кусков минералов.
Свойства этих молекул на Земле хорошо известны, но их характеристики в условиях, подобных Титану, до сих пор не изучены. «В лаборатории мы воссоздали условия на Титане в крошечных стеклянных цилиндрах, — говорит Томче Рунчевски, доктор философии, главный исследователь проекта. — В эксперименте мы использовали азот, а также ACN и PCN для имитации атмосферных осадков». Затем исследователи слегка повышают и понижают температуру, чтобы имитировать колебания температуры на поверхности Луны.
Образовавшиеся кристаллы анализировали с помощью синхротронной и нейтронографической аппаратуры, спектроскопических экспериментов и калориметрических измерений. «Мы многое выяснили о ранее неизвестных структурах планетных льдов. Например, мы обнаружили, что одна кристаллическая форма PCN не расширяется равномерно по трем измерениям. Детальное знание этих минералов поможет лучше понять, на что похожа поверхность Титана», — заключает Рунчевски.
Читать далее
Появился суперконденсатор размером с пылинку: он в 3 тыс. раз меньше аналогов
У тираннозавра рекса в зубах были нервные датчики для распознавания добычи
Раскрыта вековая загадка источника космических лучей в Млечном Пути