Циклопропенилиден (C3H2) был обнаружен в атмосфере самого большого спутника Сатурна, Титана. Ученые говорят, что эта простая молекула на основе углерода может быть предшественником более сложных соединений, способных создать жизнь.
Ученые обнаружили C3H2 с помощью сети радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в Чили. Циклопропенилиден еще не обнаружен в атмосфере какой-либо другой планеты или луны. Эта молекула может быть строительным материалом для более сложных органических молекул, участвующих в построении цепей ДНК.
Выводы команды Конора Никсона были опубликованы в The Astronomical Journal.
Титан
Астрономы пока обнаружили C3H2 только в облаках газа и пыли, которые парят между звездными системами. В холодной пустоте межзвездного пространства эта связь может оставаться стабильной, поэтому обнаружение ее в атмосфере Титана было неожиданностью. Циклопропенилиден легко вступает в реакцию с другими молекулами, и места в космосе, где был обнаружен C3H2, слишком холодны и пусты для этого.
Титан - самый большой спутник Сатурна и второй по величине спутник Солнечной системы. Это также один из самых интересных объектов нашей планетной системы. Он больше Меркурия и почти такого же размера, как Марс, а его плотная атмосфера - в четыре раза более плотная, чем у Земли - состоит в основном из азота и молекул на основе органического углерода.
Титан - единственный объект в нашей Солнечной системе, кроме Земли, который, как известно, имеет стабильную жидкость на своей поверхности. Но вместо воды, падающей из облаков и заполняющей озера и моря, как на Земле, резервуары Титана заполнены метаном и этаном - углеводородами, которые на нашей планете в основном газообразны, но ведут себя как жидкость в морозном климате Титана. По словам исследователей, этот химический состав похож на изначальную атмосферу на Земле миллиарды лет назад, что делает эту луну многообещающим местом для поиска жизни за пределами Земли.
Плотная атмосфера Титана затрудняет наблюдение за поверхностью. Но кажется, что он полон химических реакций. Это основная причина, по которой ученые интересуются этой луной. Исследовать спутник будет предстоящая миссия NASA - Dragonfly.
Сходства с древней землей
Группе Никсона удалось идентифицировать небольшие количества C3H2 на Титане, возможно, потому, что исследователи изучили верхнюю атмосферу Луны, где меньше других газов, с которыми C3H2 может взаимодействовать. Ученые пока не знают, почему циклопропенилиден появился в атмосфере Титана. "Титан уникален в нашей Солнечной системе. Он оказался сокровищницей новых молекул", - сказал Никсон.
Исследователи предполагают, что на поверхности Титана могут быть частицы, похожие на те, из которых была создана жизнь на Земле. Атмосфера Титана в основном состоит из азота, как и у Земли, но смешанного с метаном. Ученые подозревают, что на раннем этапе истории, от 3,8 до 2,5 миллиардов лет назад, когда метан заполнял воздух Земли вместо кислорода, условия на нашей планете могли быть аналогичными условиям на Титане.
До сих пор циклопропенилиден был обнаружен только в молекулярных облаках газа и пыли, таких как Молекулярное Облако Тельца, показанное на изображении, которое является звездным питомником в созвездии Тельца на расстоянии более 400 световых лет от нас.
"Мы думаем о Титане как о настоящей лаборатории, где мы можем наблюдать химию, подобную той, что была на древней Земле", - сказала Мелисса Трейнер, астробиолог из NASA-Годдард. Трейнер участвует в миссии Dragonfly (Стрекоза) и должна будет управлять дроном, который будет наблюдать за луной с высоты птичьего полета.
"Мы будем искать молекулы большего размера, чем C3H2, но нам нужно знать, что происходит в атмосфере Титана, чтобы понять химические реакции, которые приводят к образованию сложных органических молекул и их опусканию на поверхность", - добавила Трейнер.
Странная частица
Циклопропенилиден и подобные молекулы образуют основные кольца ДНК, сложной химической структуры, несущей генетический код жизни. "Их циклическая замкнутая природа открывает дополнительную ветвь химии, которая позволяет им строить биологически важные молекулы", - сказал Александр Телен, астробиолог NASA-Годдард и соавтор исследования.
Телен и Никсон используют большие и высокочувствительные телескопы Земли для поиска простейших частиц, связанных с жизнью, которые они могут найти в атмосфере Титана. До сих пор бензол считался самой маленькой из кольцевых углеводородных молекул, обнаруженных в атмосфере планеты. Но теперь его место, кажется, занял C3H2.
Учитывая, что это редкая находка, ученые пытаются больше узнать о циклопропенилидене и его взаимодействии с газами в атмосфере Титана. "Это очень странная маленькая молекула. Маловероятно, чтобы о нец учили в школе или даже в колледже, и вряд ли вы встретите ее на Земле", - сказал Майкл Маласка из Лаборатории реактивного движения NASA, который до того, как полюбил космос, работал в фармацевтической промышленности.
Маласка признал, что обнаружение молекул, подобных C3H2, в атмосфере Титана действительно важно. "Давайте взглянем на эту луну заново. Каждый маленький кусочек и деталь, которые мы можем обнаружить, может помочь нам решить огромную загадку всех этих процессов, которые там происходят", - отметил он.
Миссия Dragonfly
Миссия "Стрекоза" будет первой в своем роде. Она будет включать дрон размером с легковой автомобиль, который будет намного мобильнее любого марсохода. Благодаря этому ученые смогут изучить десятки локаций.
Дрон будет исследовать самые разные среды - от дюн до поверхностей кратеров. Его инструменты будут проверять, насколько далеко может зайти пребиотическая химия - смесь органических соединений, которые, согласно некоторым теориям, тоже когда-то существовали на Земле и дали начало жизни. Он также будет изучать свойства атмосферы и поверхности Луны и ее подземных океанских резервуаров. Кроме того, инструменты беспилотника будут искать там химические доказательства прошлого или натюрморта.
Миссия Dragonfly будет использовать данные, собранные космическим аппаратом "Кассини". Эта информация поможет вам выбрать удобную площадку для посадки и цели вашего первого исследования. Дрон будет исследовать Титан короткими полетами или прыжками примерно на восемь километров. По пути он соберет образцы, которые сразу же проанализируют. Одно из мест, которое ученые уже определили, - ударный кратер "Селк", где были обнаружены следы жидкой воды и органических соединений - сложных углеродсодержащих молекул в сочетании с водородом, кислородом и азотом - вместе образующих рецепт жизни.
По оценкам исследователей, за всю миссию, которая рассчитана как минимум на 2,5 года, дрон преодолеет по воздуху более 175 километров. Это почти вдвое больше, чем успели пройти все марсоходы.
Запуск миссии Dragonfly запланирован на 2026 год, а прибытие к цели - в 2034 году.
Источник: NASA