От университета в Аризона
Първите експериментални доказателства, показващи как атмосферният азот може да бъде включен в органичните макромолекули, съобщава екип от университета в Аризона. Констатацията показва какви органични молекули могат да бъдат намерени на Титан, луната на Сатурн, която учените смятат, че е модел за химията на Земята преди живота.
Земята и Титанът са единствените известни тела с планетарни размери, които имат дебела, предимно азотна атмосфера, заяви Хироши Иманака, който провежда изследванията, докато е член на отдела по химия и биохимия на UA.
Как сложните органични молекули стават нитрогенирани в условия като ранната атмосфера на Земята или Титан е голяма мистерия, каза Иманака.
„Титан е толкова интересен, тъй като атмосферата му с доминирана от азот и органична химия може да ни даде представа за произхода на живота на нашата Земя“, каза Иманака, сега асистент-изследовател в изследователската лаборатория на Луната и планетата на ОА. „Азотът е съществен елемент от живота.“
Въпреки това, не само всеки азот ще направи. Азотният газ трябва да бъде превърнат в по-химически активна форма на азот, която може да задейства реакциите, които са в основата на биологичните системи.
Иманака и Марк Смит преобразуват газова смес от азот-метан, подобна на атмосферата на Титан, в колекция от съдържащи азот органични молекули чрез облъчване на газ с високоенергийни UV лъчи. Лабораторната настройка е проектирана да имитира как слънчевата радиация влияе на атмосферата на Титан.
Повечето от азота се премества директно в твърди съединения, а не в газообразни, заяви Смит, професор от Обединеното кралство и ръководител на химията и биохимията. Предишните модели прогнозираха, че азотът ще премине от газообразни съединения към твърди в по-дълъг стъпаловиден процес.
Титан изглежда оранжев на цвят, защото смог от органични молекули обгръща планетата. Частиците в смога в крайна сметка ще се утаят на повърхността и могат да бъдат изложени на условия, които биха могли да създадат живот, каза Иманака, който също е главен изследовател в Института SETI в Mountain View, Калифорния.
Учените обаче не знаят дали смоганите частици на Титан съдържат азот. Ако някои от частиците са същите органични молекули, съдържащи азот, екипът на UA, създаден в лабораторията, условията, благоприятни за живота, са по-вероятни, каза Смит.
Лабораторни наблюдения като тези показват какво следва да търсят следващите космически мисии и какви инструменти трябва да бъдат разработени, за да помогнат в търсенето, каза Смит.
Документът на Иманака и Смит, „Образуване на нитрогенирани органични аерозоли в горната атмосфера на Титан“, е планиран за публикуване в ранното онлайн издание на Proceedings of the National Academy of Sciences през седмицата на 28 юни. NASA предостави финансиране за изследванията.
Изследователите от Обединеното кралство искаха да симулират условията в тънката горна атмосфера на Титан, тъй като резултатите от мисията Касини показват, че "екстремно UV" лъчение, което удря атмосферата, създава сложни органични молекули.
Следователно Иманака и Смит използваха усъвършенствания източник на светлина в синхрон на Националната лаборатория на Лорънс Беркли в Беркли, Калифорния, за да заснемат високоенергийна UV светлина в цилиндър от неръждаема стомана, съдържащ азот и метан, задържан при много ниско налягане.
Изследователите използват масспектрометър за анализ на химикалите, получени в резултат на радиацията.
Просто, въпреки че звучи, настройката на експерименталното оборудване е сложна. Самата UV светлина трябва да премине през поредица вакуумни камери на път към газовата камера.
Много изследователи искат да използват Разширения източник на светлина, така че конкуренцията за време на инструмента е ожесточена. Иманака и Смит бяха разпределени по един или два времеви слота годишно, всеки от които беше по осем часа на ден само от пет до 10 дни.
За всеки времеви слот Иманака и Смит трябваше да съберат цялото експериментално оборудване в микробус, да се качат до Беркли, да настроят деликатното оборудване и да започнат интензивна поредица от експерименти. Понякога са работили повече от 48 часа направо, за да извлекат максимума от времето си на Advanced Light Source. Извършването на всички необходими експерименти отне години.
Иманака каза: „Ако пропуснем само един винт, това прекъсва времето ни за греда.“
В началото той анализираше само газовете от цилиндъра. Но той не откри никакви органични съединения, съдържащи азот.
Иманака и Смит смятаха, че има нещо нередно в експерименталната настройка, така че ощипаха системата. Но все още няма азот.
„Това беше доста загадка“, каза Иманака, първият автор на вестника. "Къде отиде азотът?"
И накрая, двамата изследователи събраха късчетата кафява пушка, която се събра на стената на цилиндъра и я анализираха с това, което Иманака нарече „най-сложната техника на мас-спектрометър“.
Иманака каза: „Тогава най-накрая намерих азота!“
Иманака и Смит подозират, че такива съединения се образуват в горната атмосфера на Титан и в крайна сметка попадат на повърхността на Титан. Веднъж попаднали на повърхността, те допринасят за среда, която благоприятства еволюцията на живота.
