Forskere finder, at Saturn -månen har kemikalier, der kan danne membraner

NASA -forskere har endeligt opdaget det kemiske acrylonitril i atmosfæren på Saturns måne Titan, et sted, der længe har fascineret forskere, der undersøger de kemiske forstadier til liv.

På jorden, acrylonitril, også kendt som vinylcyanid, er nyttig til fremstilling af plast. Under de barske forhold på Saturns største måne, dette kemikalie menes at være i stand til at danne stabilt, fleksible strukturer, der ligner cellemembraner. Andre forskere har tidligere foreslået, at acrylonitril er en ingrediens i Titans atmosfære, men de rapporterede ikke en entydig påvisning af kemikaliet i smørbordet af organisk, eller kulstofrig, molekyler fundet der.

Nu, NASA -forskere har identificeret acrylonitrils kemiske fingeraftryk i Titan -data indsamlet af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile. Holdet fandt store mængder af kemikaliet på Titan, mest sandsynligt i stratosfæren-den uklare del af atmosfæren, der giver denne måne dens brun-orange farve.

"Vi fandt overbevisende beviser for, at acrylonitril er til stede i Titans atmosfære, og vi tror, ​​at en betydelig forsyning af dette råmateriale når overfladen, "sagde Maureen Palmer, en forsker med Goddard Center for Astrobiology ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og hovedforfatter af en 28. juli, 2017, papir i Videnskab fremskridt .

Cellerne på Jordens planter og dyr ville ikke holde godt til Titan, hvor overfladetemperaturer gennemsnitlige minus 290 grader Fahrenheit (minus 179 grader Celsius), og søer fyldt med flydende metan.

I 2015, universitetsforskere tog fat på spørgsmålet om, hvorvidt organiske molekyler, der sandsynligvis vil være på Titan, kunne, under sådanne ugæstfrie forhold, danne strukturer, der ligner lipid -dobbeltlagene i levende celler på Jorden. Tynd og fleksibel, lipiddobbeltlaget er hovedkomponenten i cellemembranen, som adskiller indersiden af ​​en celle fra omverdenen. Dette team identificerede acrylonitril som den bedste kandidat.

Disse forskere foreslog, at acrylonitrilmolekyler kunne komme sammen som et arkark, der ligner en cellemembran. Arket kunne danne en hul, mikroskopisk sfære, som de kaldte et "azotosom". Denne kugle kunne tjene som en lille opbevarings- og transportbeholder, meget gerne de kugler, som lipid -dobbeltlag kan danne.

"Evnen til at danne en stabil membran for at adskille det indre miljø fra det ydre er vigtig, fordi det giver et middel til at indeholde kemikalier, der er længe nok til at de kan interagere, "sagde Michael Mumma, direktør for Goddard Center for Astrobiology, som er finansieret af NASA Astrobiology Institute. "Hvis membranlignende strukturer kunne dannes af vinylcyanid, det ville være et vigtigt skridt på vejen til livet på Saturns måne Titan. "

Goddard -teamet fastslog, at acrylonitril er rigeligt i Titans atmosfære, til stede i koncentrationer op til 2,8 dele pr. mia. Kemikaliet er sandsynligvis mest udbredt i stratosfæren, i højder på mindst 125 miles (200 kilometer). Til sidst, acrylonitril kommer til den kolde lavere atmosfære, hvor det kondenserer og regner ud på overfladen.

Forskerne beregnede, hvor meget materiale der kunne deponeres i Ligeia Mare, Titans næststørste sø, som optager nogenlunde det samme overfladeareal som Jordens Lake Huron og Lake Michigan sammen. I løbet af Titans levetid, teamet vurderede, Ligeia Mare kunne have akkumuleret nok acrylonitril til at danne omkring 10 millioner azotosomer i hver milliliter, eller kvart teskefuld, af væske. Det er sammenlignet med omtrent en million bakterier pr. Milliliter kystnært havvand på Jorden.

Nøglen til at opdage Titans acrylonitril var at kombinere 11 højopløste datasæt fra ALMA. Teamet hentede dem fra et arkiv med observationer, der oprindeligt havde til formål at kalibrere mængden af ​​lys, der modtages af teleskoparrayet.

I det kombinerede datasæt, Palmer and her colleagues identified three spectral lines that match the acrylonitrile fingerprint. This finding comes a decade after other researchers inferred the presence of acrylonitrile from observations made by the mass spectrometer on NASA's Cassini spacecraft.

"The detection of this elusive, astrobiologically relevant chemical is exciting for scientists who are eager to determine if life could develop on icy worlds such as Titan, " said Goddard scientist Martin Cordiner, senior author on the paper. "This finding adds an important piece to our understanding of the chemical complexity of the solar system."