З університету Арізони
Перші експериментальні дані, що показують, як атмосферний азот може бути включений в органічні макромолекули, повідомляє команда університету Арізони. Цей висновок вказує, які органічні молекули можуть бути знайдені на Титані, місяці Сатурна, який, на думку вчених, є зразком для хімії Землі до життя.
"Земля і Титан" - єдині відомі планетарні тіла, у яких густа, переважно азотна атмосфера, - сказав Хіросі Іманака, який проводив дослідження, будучи членом відділу хімії та біохімії UA.
Як складні органічні молекули нітрогенізуються в таких умовах, як атмосфера ранньої Землі або Титану, є великою загадкою, сказала Іманака.
"Титан настільки цікавий тим, що його атмосфера, що переважає азот, і органічна хімія можуть дати нам зрозуміти походження життя на нашій Землі", - сказала Іманака, зараз помічник наукового співробітника в Місячній та планетарній лабораторії ОА. «Азот - важливий елемент життя».
Однак не просто будь-який азот зробить. Газ азоту необхідно перетворити на більш хімічно активну форму азоту, яка може призвести до реакцій, що складають основу біологічних систем.
Іманака та Марк Сміт перетворили газову суміш азоту-метану, схожу на атмосферу Титана, в колекцію органічних молекул, що містять азот, опромінюючи газ високоенергетичними УФ-променями. Лабораторія була створена для імітації впливу сонячної радіації на атмосферу Титана.
Більшість азоту перейшли безпосередньо в тверді сполуки, а не в газоподібні, - сказав Сміт, професор з університету та керівник хімії та біохімії. Попередні моделі передбачали, що азот перейде від газоподібних сполук до твердих речовин у більш тривалий ступінчастий процес.
Титан виглядає помаранчевим кольором, оскільки смог органічних молекул огортає планету. Частинки смогу з часом осядуть на поверхню і можуть опинитися в умовах, які можуть створити життя, заявив Іманака, який також є головним слідчим в Інституті SETI в Маунтін-В'ю, Каліфорнія.
Однак вчені не знають, чи містять в азоті частинки смогу Титану. Якщо частина частинок - це ті ж органічні молекули, що містять азот, команда UA створила в лабораторії, умови, сприятливі для життя, є більш імовірними, сказав Сміт.
Такі лабораторні спостереження вказують на те, на що слід шукати наступні космічні місії та які інструменти слід розробити, щоб допомогти у пошуку, сказав Сміт.
Доповідь Іманаки та Сміта, "Утворення нітрогенованих органічних аерозолів у верхній атмосфері Титану", планується опублікувати в ранньому онлайн-виданні Proceedings of the National Academy of Sciences на тиждень 28 червня. NASA забезпечило фінансування досліджень.
Дослідники UA хотіли моделювати умови в тонкій верхній атмосфері Титану, оскільки результати місії Кассіні показали, що "екстремальне УФ-випромінювання, яке впливає на атмосферу, створювало складні органічні молекули.
Тому Imanaka та Smith використовували розширене джерело світла в синхроніті Національної лабораторії Лоуренса Берклі в Берклі, Каліфорнія, щоб стріляти високоенергетичним УФ-світлом у циліндр з нержавіючої сталі, що містить газ азоту та метану, що утримується при дуже низькому тиску.
Дослідники використовували мас-спектрометр для аналізу хімічних речовин, отриманих у результаті випромінювання.
Хоча це звучить просто, налаштування експериментального обладнання складне. Ультрафіолетове світло повинне проходити через ряд вакуумних камер на шляху до газової камери.
Багато дослідників хочуть використовувати розширене джерело світла, тому конкуренція за час на інструменті є жорстокою. Іманака та Сміт виділяли один чи два часові проміжки на рік, кожен з яких був протягом восьми годин на день лише п’ять - 10 днів.
Кожен проміжок часу Іманака і Сміт повинні були спакувати всю експериментальну техніку у фургон, доїхати до Берклі, встановити делікатне обладнання та розпочати інтенсивну серію експериментів. Іноді вони працювали більше 48 годин прямо, щоб отримати максимум свого часу на розширеному джерелі світла. На завершення всіх необхідних експериментів знадобилися роки.
Іманака сказав: "Якщо ми пропустимо лише один гвинт, це зіпсує наш час пучка".
На початку він аналізував лише гази з балона. Але він не виявив жодних органічних сполук, що містять азот.
Іманака і Сміт думали, що в експериментальній програмі щось не так, і вони налаштували систему. Але азоту все одно немає.
"Це була таємниця", - сказав Іманака, перший автор газети. "Куди пішов азот?"
Нарешті, двоє дослідників зібрали шматочки коричневої рушниці, що зібралися на стінці циліндра, та проаналізували її за допомогою того, що Іманака назвав «найскладнішою технікою мас-спектрометра».
Imanaka сказав: "Тоді я нарешті знайшов азот!"
Іманака і Сміт підозрюють, що такі сполуки утворюються у верхній атмосфері Титану і врешті-решт потрапляють на поверхню Титана. Опинившись на поверхні, вони вносять свій внесок у середовище, що сприяє еволюції життя.
