Титан, кажется, еще более похож на Землю, и новое понимание туманной атмосферы Титана могло подсказать о развитии ранней атмосферной среды на Земле и зарождении жизни. Исследователи обнаружили прогрессию химических реакций на наибольшей луне Сатурна, которая может оградить поверхность спутника от ультрафиолетовой радиации, это работает подобной озоновому слою Земли. Реакции могут также быть ответственными за формирование больших органических молекул, которые составляют туманную оранжевую атмосферу этой луны.
Ученые давно поняли, что высоко в атмосфере Титана солнечный свет преобразует метан в углерод и водород. Эти элементы реагируют с азотом и другими компонентами, чтобы сформировать толстый туман сложных углеводородов, который полностью окутывает луну.
Но недавно роль полиинов в химическом развитии атмосферы Титана была активно исследована. Полиины — группа органических соединений с чередованием одиночных и тройных связей, таких как диацетилен (HCCCCH) и триацетилен (HCCCCCCH). Эти полиины, как предполагают, служат ультрафиолетовым радиационным экраном на планетах, и могли действовать как предбиотический озон. Это было бы важно для любой жизни, пытающейся сформироваться на Титане.
“Даже если Вы сформируете биологически важные молекулы (через другие реакции) и нет никакого озона или подобного уровня озона, то эти молекулы не всегда смогут пережить неблагоприятную радиационную среду”, – сказал Ральф Кайзер (Ralf Kaiser), руководитель исследования.
Однако, основные химические процессы, которые инициализируют формирование и управляют ростом поиинов, так и не были познаны.
Кайзер и его коллеги изучили формирование триацетилена и больших органических молекул в лаборатории и в компьютерных моделях. Они обнаружили, что триацетилен может быть сформирован столкновениями между двумя маленькими молекулами по средством реакции, которая может быть легко инициализирована при холодных условиях, найденных в атмосфере Титана.
Авторы предполагают, что триацетилен, органическая молекула, которая могла действовать как защитный экран для ультрафиолетовой радиации, может служить “строительным блоком” для того, чтобы создать сложные молекулы в атмосфере Титана.
“Данные эксперименты проводятся с молекулами, содержащими только углерод и водородные атомы”, – сказал Кайзер. “Чтобы исследовать формирование астробиологических важных молекул на Титане, мы должны ‘добавить’ также кислород и азот”. Кайзер сказал, что они планируют сделать подобные эксперименты позже в этом году.
Группа заявила о надежде, что их объединенное экспериментальное, теоретическое и моделирующее исследование будет действовать как шаблон, и вызовет очень необходимое, последовательное исследование химии окружающей Титан таким образом, чтобы появилось более законченное представление о процессах, вовлеченных в химические процессы атмосферы Титана.
Использованы данные PNAS