На Титане, возможно, обнаружен универсальный двигатель предбиотической химии

В рамках международной миссии «Cassini-Huygens» обнаружена молекула, которая играет важную роль в производстве сложной органики в туманной атмосфере спутника Сатурна.

Титан обладает мощной атмосферой из азота и метана с наиболее сложной химией, наблюдаемой в Солнечной системе. Считается, что она похожа на атмосферу молодой Земли. Таким образом, Титан следует рассматривать как лабораторию планетарного масштаба, в которой можно изучить химические реакции, сыгравшие роль в зарождении жизни на Земле и на планетах вокруг других звезд.

В верхних слоях атмосферы Титана азот и метан подвергаются воздействию солнечного света и энергетических частиц магнитосферы Сатурна. Эти «бомбардировки» приводят к реакциям с участием азота, водорода и углерода, которые образуют более сложные предбиотические соединения.

Эти большие молекулы дрейфуют вниз к нижним слоям атмосферы, образуя густой туман органических аэрозолей и, как считают ученые, в конечном итоге достигают поверхности. Но процесс, в ходе которого простые молекулы превращаются в сложную органику на более низких высотах, трудно определить.

Одним из неожиданных результатов миссии «Cassini» стало открытие определенного типа отрицательно заряженных молекул на Титане. Обнаружение анионов удивило ученых, поскольку они обладают высокой реакционной способностью и не должны долго оставаться в атмосфере Титана в «чистом виде», не объединяясь с другими веществами. Их открытие полностью перестроило понимание атмосферы туманной луны.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal Letters, ученые идентифицировали некоторые из отрицательно заряженных молекул как так называемые «анионы углеродных цепей». Под этими линейными молекулами понимаются строительные блоки более сложных молекул, и, возможно, они послужили основой для самых ранних форм жизни на Земле.

Обнаружение сделано в ходе пролета «Cassini» через верхние слои атмосферы Титана на высоте 950-1300 километров над поверхностью. Интересно, что данные показали уменьшение количества углеродных цепочек по мере приближения к луне, в то время как предшественники больших молекул аэрозолей показали быстрый рост, что свидетельствует о тесной взаимосвязи между ними.

«Мы сделали первую однозначную идентификацию анионов углеродной цепи в планетоподобной атмосфере, которая, по нашему мнению, является жизненно важной ступенью в производстве крупных и более сложных органических молекул», – рассказывает Рави Десай, ведущий автор исследования из Университетского колледжа Лондона (Великобритания).

Такой процесс уже обнаруживался в межзвездной среде, но теперь ученые увидели его в совершенно ином месте, и он мог бы представлять собой универсальный механизм производства сложных органических молекул. Вопрос в том, может ли это происходить в других азотно-метановых атмосферах, например, на Плутоне или Тритоне, или на экзопланетах с аналогичными свойствами?

И хотя исследователи не обнаружили саму жизнь, идентификация сложной органики на Титане, кометах и ??во всей межзвездной среде, безусловно, приближает нас к открытию ее истоков.