Спътникът на Сатурн поставя под въпрос фундаментални принципи на химията
Полярни и неполярни молекули се комбинират на спътника на Сатурн при рисково студени условия
Учени от Техническия университет Чалмърс в Швеция и НАСА направиха изненадващо изобретение, което слага под въпрос един от фундаменталните правила на химията. В извънредно студените условия на Титан, най-големия сателит на Сатурн, субстанции, които обикновено не могат да се комбинират, образуват постоянни кристални структури. Откритието уголемява разбирането за химичните процеси, които са предшествали появяването на живота на Земята.
Титан от дълго време притегля вниманието на откривателите поради еволюцията си, която може да хвърли светлина върху ранните химични процеси на нашата планета. Крехката повърхнина на спътника и гъстата му атмосфера, богата на азот и метан, наподобяват на изискванията, които са съществували на Земята преди милиарди години. Чрез проучването на Титан, учените се надяват да открият нови доказателства за произхода на живота.
Нарушаване на златното предписание
Мартин Рам, доцент в катедра " Химия и химически инженеринг " в Техническия университет Чалмърс, учи от години химичния състав на Титан. Той и сътрудниците му считат, че тяхното изобретение - че избрани полярни и неполярни субстанции могат да се комбинират при извънредно студени условия - може да послужи за управление при бъдещи проучвания на повърхността и атмосферата на спътника.
Проучването, оповестено в научното списание PNAS, разкрива, че метанът, етанът и циановодородът - съединения, които се срещат в обилие на повърхността и в атмосферата на Титан - могат да взаимодействат по метод, за който преди се смяташе, че е неосъществим. Фактът, че циановодородът - мощно полярна молекула - може да кристализира дружно с неполярни вещества като метан и етан, е незабравим, защото този вид молекули нормално стоят разграничени, сходно на олиото и водата.
" Зададохме си малко вманиачен въпрос: може ли измерванията да се обяснят с кристална конструкция, в която метанът или етанът са смесени с циановодород? Това опонира на правилото в химията 'подобното разтваря подобното', което всъщност значи, че не би трябвало да е допустимо да се комбинират тези полярни и неполярни субстанции ", изяснява Мартин Рам.
Хиляди компютърни симулации
Изследователите от Чалмърс използваха огромни компютърни симулации, с цел да тестват хиляди разнообразни способи за образуване на молекулите в твърдо положение. В разбора си те откриха, че въглеводородите са проникнали в кристалната решетка на циановодорода и са образували постоянни нови структури, известни като ко-кристали.
" Това може да се случи при доста ниски температури, каквито са на Титан. Нашите калкулации предсказаха освен, че непредвидените смеси са постоянни при изискванията на Титан, само че и спектри на светлината, които съответстват добре с измерванията на НАСА ", прибавя ръководителят на проучването.
Ключ към произхода на живота
Откритието на непредвиденото взаимоотношение сред тези субстанции може да повлияе на разбирането за геологията на Титан и неговия чудноват пейзаж от езера, морета и пясъчни дюни. Освен това циановодородът евентуално играе значима роля в абиотичното основаване на някои от главните градивни детайли на живота - да вземем за пример аминокиселините, които се употребяват за основаване на протеини, и нуклеотидните бази, нужни за генетичния код.
" Така че нашата работа способства за по-доброто схващане на химичните процеси преди появяването на живота и по какъв начин те могат да протичат в рискови, негостоприемни условия ", споделя Рам.
Откритието може да има значение и за други студени среди в космоса. Циановодородът се среща на доста места във Вселената - да вземем за пример в огромни прахови облаци, в планетарни атмосфери и в комети. Резултатите от проучването могат да оказват помощ да се разбере какво се случва в други студени региони на космоса и дали други неполярни молекули също могат да навлязат в кристалите на циановодорода.
Предстоящата задача " Дрегънфлай " на НАСА, която би трябвало да бъде изстреляна през 2028 година и да дойде на Титан през 2034 година, ще може да ревизира тези открития на място.
Учени от Техническия университет Чалмърс в Швеция и НАСА направиха изненадващо изобретение, което слага под въпрос един от фундаменталните правила на химията. В извънредно студените условия на Титан, най-големия сателит на Сатурн, субстанции, които обикновено не могат да се комбинират, образуват постоянни кристални структури. Откритието уголемява разбирането за химичните процеси, които са предшествали появяването на живота на Земята.
Титан от дълго време притегля вниманието на откривателите поради еволюцията си, която може да хвърли светлина върху ранните химични процеси на нашата планета. Крехката повърхнина на спътника и гъстата му атмосфера, богата на азот и метан, наподобяват на изискванията, които са съществували на Земята преди милиарди години. Чрез проучването на Титан, учените се надяват да открият нови доказателства за произхода на живота.
Нарушаване на златното предписание
Мартин Рам, доцент в катедра " Химия и химически инженеринг " в Техническия университет Чалмърс, учи от години химичния състав на Титан. Той и сътрудниците му считат, че тяхното изобретение - че избрани полярни и неполярни субстанции могат да се комбинират при извънредно студени условия - може да послужи за управление при бъдещи проучвания на повърхността и атмосферата на спътника.
Проучването, оповестено в научното списание PNAS, разкрива, че метанът, етанът и циановодородът - съединения, които се срещат в обилие на повърхността и в атмосферата на Титан - могат да взаимодействат по метод, за който преди се смяташе, че е неосъществим. Фактът, че циановодородът - мощно полярна молекула - може да кристализира дружно с неполярни вещества като метан и етан, е незабравим, защото този вид молекули нормално стоят разграничени, сходно на олиото и водата.
" Зададохме си малко вманиачен въпрос: може ли измерванията да се обяснят с кристална конструкция, в която метанът или етанът са смесени с циановодород? Това опонира на правилото в химията 'подобното разтваря подобното', което всъщност значи, че не би трябвало да е допустимо да се комбинират тези полярни и неполярни субстанции ", изяснява Мартин Рам.
Хиляди компютърни симулации
Изследователите от Чалмърс използваха огромни компютърни симулации, с цел да тестват хиляди разнообразни способи за образуване на молекулите в твърдо положение. В разбора си те откриха, че въглеводородите са проникнали в кристалната решетка на циановодорода и са образували постоянни нови структури, известни като ко-кристали.
" Това може да се случи при доста ниски температури, каквито са на Титан. Нашите калкулации предсказаха освен, че непредвидените смеси са постоянни при изискванията на Титан, само че и спектри на светлината, които съответстват добре с измерванията на НАСА ", прибавя ръководителят на проучването.
Ключ към произхода на живота
Откритието на непредвиденото взаимоотношение сред тези субстанции може да повлияе на разбирането за геологията на Титан и неговия чудноват пейзаж от езера, морета и пясъчни дюни. Освен това циановодородът евентуално играе значима роля в абиотичното основаване на някои от главните градивни детайли на живота - да вземем за пример аминокиселините, които се употребяват за основаване на протеини, и нуклеотидните бази, нужни за генетичния код.
" Така че нашата работа способства за по-доброто схващане на химичните процеси преди появяването на живота и по какъв начин те могат да протичат в рискови, негостоприемни условия ", споделя Рам.
Откритието може да има значение и за други студени среди в космоса. Циановодородът се среща на доста места във Вселената - да вземем за пример в огромни прахови облаци, в планетарни атмосфери и в комети. Резултатите от проучването могат да оказват помощ да се разбере какво се случва в други студени региони на космоса и дали други неполярни молекули също могат да навлязат в кристалите на циановодорода.
Предстоящата задача " Дрегънфлай " на НАСА, която би трябвало да бъде изстреляна през 2028 година и да дойде на Титан през 2034 година, ще може да ревизира тези открития на място.
Източник: dunavmost.com
КОМЕНТАРИ