Кращим місцем для пошуку доказів життя за межами Землі, загальним науковим консенсусом обраний Марс. Однак це далеко не єдине цікаве місце. До «потенційно жилим», в нашій Сонячній системі, відносять безліч інших кандидатів. Наприклад, крижані супутники можуть мати внутрішні океани, в яких може бути життя.
Титан, найбільший супутник Сатурна, між атмосферою і поверхнею якого відбуваються всі процеси органічної хімії. Деякий час вчені підозрювали, що вивчення атмосфери Титана може дати важливі ключі до розгадки ранніх стадій еволюції життя на Землі.
Завдяки новому дослідженню, проведеному IBM, команді вчених вдалося відтворити атмосферні умови на Титані в лабораторії. Дослідження описано в статті під назвою «Візуалізація органічної димки Титана в атомному масштабі».
Багато що з того, що ми знаємо про Титані, завдяки космічному зонду Кассіні, який обертався навколо Сатурна з 2004 по 2017 рік і завершив свою місію, занурившись в атмосферу Сатурна.
За цей час Кассіні провів безліч вимірів атмосфери Титана, виявивши схожість із земною. По суті, Титан – єдиний супутник у Сонячній системі, в якому є щільна азотна атмосфера і відбуваються органічні процеси.
Що особливо цікаво, вчені вважають, що приблизно 2,8 мільярда років тому атмосфера Землі могла бути схожою. Це збігається з мезоархейскою ерою, періодом, коли фотосинтезуючі ціанобактерії повільно перетворили атмосферний вуглекислий газ Землі в кисень (що в кінцевому підсумку призвело до нинішнього балансу азоту і кисню).
Але отримати чітке уявлення про поверхню Титана було проблемою через те, що атмосфера пронизана щільним фотохімічним серпанком, що розсіює світло. Тому вчені дотепер багато чого не знають про процеси, які керують атмосферою Титана, включаючи точну хімічну структуру великих молекул, що складають цю серпанок.
«Туман Титана складається з наночастинок, що складаються з різних великих і складних органічних молекул, які містять вуглець, водень і азот. Ці молекули утворюються в каскаді хімічних реакцій, коли (ультрафіолетове і космічне) випромінювання потрапляє в суміш метану, азоту та інших газів в атмосфері, подібній атмосфері Титана ». – як пояснили співавтори дослідження Лео Гросс і Наталі Карраско.
Протягом десятиліть астрохіміки проводили лабораторні експерименти з аналогічними органічними молекулами, відомими як толіні, які належать до широкого спектра органічних вуглецевмісних сполук, що утворюються при впливі сонячного ультрафіолету або космічних променів.
Ці молекули поширені в зовнішніх частинах Сонячної системи і зазвичай зустрічаються в крижаних тілах, де поверхневий шар містить метановий лід, який зазнає впливу радіації. На їх присутність вказують поверхні, які мають «рум’яний» вид.
Заради свого дослідження група провела експеримент, в якому спостерігалися толіні на різних стадіях утворення в лабораторних умовах.
«Ми залили посудину з нержавіючої сталі сумішшю метану та азоту, а потім запустили хімічні реакції за допомогою електричного розряду, імітуючи тим самим умови в атмосфері Титана. Потім ми проаналізували понад 100 отриманих молекул, складових толіні Титана, отримавши зображення з атомним розрішенням».
Розбираючи молекули різних розмірів, команда отримала уявлення про різні стадії росту цих молекул димки, а також про те, як виглядає їх хімічний склад. По суті, вони спостерігали ключовий компонент атмосфери Титана, коли вона формувалася і накопичувалася, створюючи знаменитий ефект туману.
Результати дослідження можуть також пролити світло на загадковий гідрологічний цикл Титана, заснований на метані. На Землі цей цикл складається з переходу води з газоподібного стану (водяна пара) в рідкий стан (дощ і поверхнева вода). На Титані той же цикл відбувається з метаном, утворюючи вуглеводневі озера.
Крім того, можливим стане з’ясувати, чи допомогли подібні атмосферні явища з’явитися життю на Землі мільярди років тому, адже серпанок міг діяти як щит, який захищає молекули від руйнівного випромінювання.
Натхнення: www.popmech.ru