Organische kristallen op Titan kunnen ons helpen de oorsprong van het leven te begrijpen

Op zoek naar onze oorsprong, en vooral om het uiterlijk van het leven op aarde te begrijpen, verkennen we zonnestelsel En we proberen in het laboratorium de fysische en chemische omstandigheden te reproduceren waardoor de moleculen doorgingen Prebiotica Aan de eerste levende cellen die een membraan bezitten, a metabolisme En jij genetisch materiaal Laat deze cellen groeien, dat wil zeggen, voeden, reproduceren en ontwikkelen.

Als de beroemde Millers experiment Het heeft ons al interessant bewijsmateriaal over dit onderwerp opgeleverd, de meest geavanceerde stelling van vandaag over de oorsprong van het leven op aarde omvat processen die nog grotendeels onbekend zijn in de De hydrothermische ventilatiewanden van de aarde In het beginarcheen en misschien zelfs tijdensHadian, dus in deze laatste hypothese zullen er meer dan 4 miljard jaar zijn.

Verken ook het oppervlak van Mars Europees ijs Wat betreft Jupiter, of datEncelad Wat betreft Saturnus, kan dit scenario bevestigen. Maar externe biologen kunnen enkele verrassingen en waardevolle informatie hebben bij het bestuderen ervan Titan.

Biogeochemie in de vriezer?

Titan is kleiner dan de aarde, maar groter dan maan, en zijn Atmosfeer Twee belangrijke punten gemeen of bijna gemeen met de aarde, omdat ze voornamelijk bestaan ​​uit:azot en met een de druk Slechts ongeveer anderhalf keer die van de aarde. Het bestaat voor meer dan 95% uit moleculaire stikstof, de overige weinigen zijn bijna uitsluitend methaan met andere sporen. Gas Zoals koolwaterstoffen (inclusief ethaan en waterstofcyanide) en dioxide en KoolmonoxideCyanogeen en sommige zeldzame gassen zoals:argon Enhelium. Dat weten we al sinds de jaren tachtig dankzij de Voyager-sensoren.

Het is ook bekend dat het bovenste deel van de atmosfeer van Titan wordt veroorzaakt door straling ultraviolet De Soleil En kosmische straling, is de plaats van actieve en complexe fotochemie ionen Bij deze straling ontstaan ​​stikstof- en methaanmoleculen. Deze leiden tot de vorming van aromatische koolwaterstoffen, complexe stikstofverbindingen die met name naar het oppervlak van Titan zullen neerslaan tholin. bedacht deze term De beroemde externe bioloog Carl Sagan Verwijst naar materialen die tijdens experimenten zijn verkregen als Miller, met gasmengsels in de atmosfeer van Titan. Deze term wordt nu algemeen gebruikt om stikstofhoudende organische componenten te beschrijven de kleur Roodachtig bruin (donkerbruin), een slecht begrepen bruin, gevonden op de planetaire oppervlakken van ijzige lichamen in het buitenste zonnestelsel, zoals Titan.

Dit is geweldig scheikunde Het kan worden vergeleken met de primitieve aarde, maar zou in een vriezer zijn, aangezien de gemiddelde atmosferische temperatuur op Titan ongeveer 94 K (-179 graden Celsius) is. Exobiologen en planetaire wetenschappers zouden hier graag meer over willen weten en daarom zijn ze er enthousiast over Geen Dragonfly Mission Geen NASA. Om deze missie te laten slagen, maken scheikundigen in het laboratorium een ​​aantal materialen op aarde na die zich onder de omstandigheden op Titan hadden moeten vormen, en vervolgen ze de weg die ze al hebben ingeslagen. Carl sagan en collega’s al tientallen jaren, om de gegevens die zullen worden verstrekt beter te begrijpen libel in de jaren dertig.

Laboratoriumijs op aarde om Titan te decoderen

Ter gelegenheid van een bijeenkomstherfst van’American Chemical Society (ACS), presenteerde chemicus Tomče Runčevski de resultaten van zijn onderzoek over het onderwerp met collega’s, dat vorige maand werd gepubliceerd in Chemische onderzoeksaccounts.

In een recent persbericht over dit onderwerp legde de onderzoeker uit dat: De eenvoudige, vloeibare organische moleculen op aarde zijn meestal kristallen metaal bevroren stevig op Titan vanwege extreem lage temperaturen… We hebben ontdekt dat twee potentieel overvloedige moleculen op Titan – acetonitril (ACN) en propionitril (PCN) – voornamelijk voorkomen onder kristalvorm die zeer polaire nano-oppervlakken creëren, die kunnen dienen als modellen voor zelfassemblage van andere moleculen van vitaal belang. »

Acetonitril en propionitril zijn helemaal geen nieuwe moleculen, dus de originaliteit van deze studie heeft te maken met hun samenstelling en gedrag op het ijzige oppervlak van Titan. maken een licht Op basis van deze vragen reconstrueerden scheikundigen tijdens verschillende experimenten de atmosfeer van Titan in het laboratorium, in kleine glazen cilinders. ” Normaal gesproken introduceren we water, dat bevriest tot ijs als we de temperatuur verlagen om de atmosfeer van Titan te simuleren. We vullen dit aan met ethaan, dat vloeibaar wordt en de koolwaterstofmeren nabootst die zijn ontdekt door de Cassini-Huygens-missie. ‘ zegt Runčevski. Aan de andere kant wordt het stralingseffect niet direct geproduceerd, zodat astrochemici ook stikstof-, ACN- en PCN-moleculen toevoegen om te simuleren neerslag Atmosfeer.

Dus uit deze twee moleculen worden organische kristallen gevormd en de resulterende ijzige structuren zijn gekarakteriseerd en onderzocht afwijking van synchrotronstraling en pakken neutronen, selecties aangevuld met spectroscopische metingen. “ Ons onderzoek heeft veel onthuld over voorheen onbekende planetaire ijsstructuren. We ontdekten bijvoorbeeld dat de kristalvorm van PCN niet uniform uitgerekt is in alle drie de dimensies. Titan is onderhevig aan temperatuurveranderingen, en als het breedte De temperatuur van de kristallen is niet in alle richtingen gelijk, en dit kan barsten in het oppervlak van de maan veroorzaken Tomce Runčevski Opmerkingen.

Momenteel werken de chemicus en collega’s aan het bouwen van een spectroscopische bibliotheek van deze ijskappen op Titan, om te helpen bij het daadwerkelijk decoderen van informatie die tot nu toe verborgen was in gegevens die al zijn verzameld door de Cassini-Huygens-sonde.