Ученые раскрыли тайну формирования крупных молекул углеводородов на Титане - «Наука и техника»

Добавлено 18-окт-2019, 20:25 От Злата

Астрономы постоянно встречают огромные органические молекулы в разных местах Солнечной системы, и новое исследование позволяет объяснить природу их возникновения.
Это исследование базируется на лабораторных экспериментах, которые были проведены для изучения процессов формирования дюнных полей (на фото) на поверхности спутника Сатурна Титана. Эти дюны содержат большое количество химических соединений, имеющих циклическую структуру и называемых полициклическими (или полиядерными) ароматическими углеводородами (ПАУ). На Титане эти дюны содержат значительную часть углерода, обнаруживаемого в составе вещества этого спутника Сатурна. И поскольку Титан является одним из наиболее перспективных в Солнечной системе мест для поиска жизни за пределами Земли, выяснение причин такого распределения углерода имеет большое значение для астробиологов.
«Эти дюны имеют огромные размеры, — сказал главный автор нового исследования Ральф Кайзер (Ralf Kaiser), химик из Гавайского университета в Маноа. — Их высоту можно сравнить с высотой пирамиды Хеопса, расположенной в Египте. Если мы хотим понять углеродный и углеводородный циклы, важно понимать, что собой представляет основной источник углерода».
На Титане существует хорошо известный ученым механизм формирования ПАУ: эти крупные молекулы могут формироваться в плотной атмосфере спутника Сатурна и опускаться затем на поверхность. Однако соединения этого же класса обнаруживаются на поверхностях большого числа космических объектов, не имеющих атмосферы, таких как карликовые планеты Плутон и Церера, а также объект пояса Койпера Макемаке.
Для выяснения механизма формирования ПАУ на поверхностях объектов, лишенных атмосферы, Кайзер и коллеги провели исследование, которое позволило им выяснить, что ПАУ могут формироваться из ацетиленового льда под действием космических лучей. Ученые обнаружили, что на Титане в области расположения дюн наблюдается сниженное количество ацетилена, образующего при температуре, поддерживаемой на поверхности этого спутника Сатурна, отложения твердого льда. Для подтверждения своей гипотезы о механизме формирования ПАУ под действием космических лучей команда Кайзера провела лабораторные исследования, в ходе которых образец ацетиленового льда подвергался воздействию излучения, имитирующего воздействие космических лучей — потоков высокоэнергетических частиц, приходящих к нам из-за пределов Солнечной системы — на протяжении 100 лет. По завершении облучения образца ученые обнаружили в его составе значительное количество различных ПАУ. Согласно авторам, эти результаты означают, что взаимодействие между углеводородными льдами и космическими лучами может объяснить происхождение значительного количества ПАУ, даже в том случае, когда эти соединения формируются на поверхности объекта, лишенного атмосферы.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Астрономы постоянно встречают огромные органические молекулы в разных местах Солнечной системы, и новое исследование позволяет объяснить природу их возникновения. Это исследование базируется на лабораторных экспериментах, которые были проведены для изучения процессов формирования дюнных полей (на фото) на поверхности спутника Сатурна Титана. Эти дюны содержат большое количество химических соединений, имеющих циклическую структуру и называемых полициклическими (или полиядерными) ароматическими углеводородами (ПАУ). На Титане эти дюны содержат значительную часть углерода, обнаруживаемого в составе вещества этого спутника Сатурна. И поскольку Титан является одним из наиболее перспективных в Солнечной системе мест для поиска жизни за пределами Земли, выяснение причин такого распределения углерода имеет большое значение для астробиологов. «Эти дюны имеют огромные размеры, — сказал главный автор нового исследования Ральф Кайзер (Ralf Kaiser), химик из Гавайского университета в Маноа. — Их высоту можно сравнить с высотой пирамиды Хеопса, расположенной в Египте. Если мы хотим понять углеродный и углеводородный циклы, важно понимать, что собой представляет основной источник углерода». На Титане существует хорошо известный ученым механизм формирования ПАУ: эти крупные молекулы могут формироваться в плотной атмосфере спутника Сатурна и опускаться затем на поверхность. Однако соединения этого же класса обнаруживаются на поверхностях большого числа космических объектов, не имеющих атмосферы, таких как карликовые планеты Плутон и Церера, а также объект пояса Койпера Макемаке. Для выяснения механизма формирования ПАУ на поверхностях объектов, лишенных атмосферы, Кайзер и коллеги провели исследование, которое позволило им выяснить, что ПАУ могут формироваться из ацетиленового льда под действием космических лучей. Ученые обнаружили, что на Титане в области расположения дюн наблюдается сниженное количество ацетилена, образующего при температуре, поддерживаемой на поверхности этого спутника Сатурна, отложения твердого льда. Для подтверждения своей гипотезы о механизме формирования ПАУ под действием космических лучей команда Кайзера провела лабораторные исследования, в ходе которых образец ацетиленового льда подвергался воздействию излучения, имитирующего воздействие космических лучей — потоков высокоэнергетических частиц, приходящих к нам из-за пределов Солнечной системы — на протяжении 100 лет. По завершении облучения образца ученые обнаружили в его составе значительное количество различных ПАУ. Согласно авторам, эти результаты означают, что взаимодействие между углеводородными льдами и космическими лучами может объяснить происхождение значительного количества ПАУ, даже в том случае, когда эти соединения формируются на поверхности объекта, лишенного атмосферы. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.