- 20,339
- 46
- 8 Ноя 2022
Темный двойник Земли, где органика танцует под дождем из смерти.
На Титане, крупнейшем спутнике Сатурна, могут самопроизвольно образовываться клеткоподобные структуры — везикулы — прямо в озёрах и морях из жидких углеводородов. К такому выводу пришли учёные NASA, опубликовавшие результаты в International Journal of Astrobiology. Для появления жизни важно не только наличие органических молекул, но и способность среды формировать отдельные компартменты, отделяющие химические реакции от внешнего окружения. Образование устойчивых везикул считается ключевым шагом на пути к протоклеткам, и новая модель показывает, как такие оболочки могут собираться в условиях, совсем не похожих на земные.
Титан — второй по величине спутник в Солнечной системе и единственный мир, кроме Земли, где на поверхности существуют жидкости. Но вместо воды здесь текут реки и дожди из метана, а озёра и моря наполнены смесью метана и этана. Его плотная атмосфера состоит в основном из азота, а метан образует облака, осадки и целый «метановый цикл»: дождь вымывает русла и наполняет бассейны, жидкости испаряются, снова поднимаются в атмосферу и формируют облака. После прибытия аппарата Cassini в 2004 году стало ясно, что на спутнике работает сложная климатическая система. Под действием солнечного излучения простые молекулы, такие как CH₄, расщепляются, а их фрагменты рекомбинируют в более сложные органические соединения . Многие астробиологи считают, что эти процессы напоминают химию, которая могла происходить на ранней Земле.
На нашей планете оболочки формируются из амфифильных молекул, у которых одна часть тянется к воде, а другая отталкивает её. В водной среде они сами собираются в пузырьки наподобие мыльных, разворачивая гидрофильные «головки» наружу, а гидрофобные «хвосты» пряча внутрь. При подходящих условиях такие структуры образуют двухслойные мембраны, которые удерживают внутри воду и растворённые вещества. Именно так могла зародиться простейшая форма клеточной организации.
В случае Титана всё иначе: воды нет, растворитель — углеводороды, а температура близка к минус 180 °C. Авторы новой работы предложили механизм, который всё же позволяет собирать оболочки. Они сосредоточились на каплях брызг, возникающих, когда капли метанового дождя падают в озёра и моря. И поверхность водоёмов, и сами капли могут быть покрыты монослоем амфифильных молекул, устойчивых в углеводородной среде. Когда капля возвращается на поверхность, два слоя соприкасаются и замыкаются в билейер, заключая жидкость внутри. Так формируется везикула, которая затем может существовать в озере и взаимодействовать с другими подобными структурами. Статистически за один ливень образуются миллионы таких капель, что даёт системе шанс на массовое образование оболочек и последующую химическую эволюцию .
Физический принцип здесь тот же, что и на Земле: молекулы стремятся минимизировать энергию границы между несовместимыми средами. В водной биохимии это ведёт к образованию привычных липидных мембран, а в условиях Титана — к самосборке оболочек в метано-этановой жидкости. По расчётам, амфифильные молекулы, рождающиеся в фотохимических реакциях атмосферы, способны формировать стабильные плёнки и мембраны даже в криогенных неполярных растворителях.
Если такой процесс действительно идёт на Титане, это расширяет представления об условиях для жизни . Везикулы создают упорядоченность, концентрируют вещества внутри себя, обеспечивают селективный обмен и формируют основу для дальнейшей химической эволюции. Даже косвенные признаки их существования стали бы важным аргументом в пользу того, что жизнь может зарождаться в средах, радикально отличных от земной.
Проверить гипотезу пока непросто. Ближайшая миссия NASA — вертолёт Dragonfly, который будет перемещаться между районами Титана, анализировать состав поверхности, проводить атмосферные и геофизические измерения и оценивать потенциальную обитаемость. Посадки на озёра в планах нет, а нужного инструмента для обнаружения везикул на борту тоже не будет. Но собранные данные о химии и динамике поверхности помогут уточнить модели и лучше понять вероятность существования подобных структур.
Космический аппарат Cassini уже доказал, что метановый цикл на Титане активно формирует рельеф и запускает сложные химические процессы. Новая работа добавляет к этой картине ещё один элемент — физику самосборки клеткоподобных оболочек в углеводородных озёрах. И даже косвенные свидетельства их существования станут важным ориентиром для будущих экспериментов и поиска жизни иной химии.
На Титане, крупнейшем спутнике Сатурна, могут самопроизвольно образовываться клеткоподобные структуры — везикулы — прямо в озёрах и морях из жидких углеводородов. К такому выводу пришли учёные NASA, опубликовавшие результаты в International Journal of Astrobiology. Для появления жизни важно не только наличие органических молекул, но и способность среды формировать отдельные компартменты, отделяющие химические реакции от внешнего окружения. Образование устойчивых везикул считается ключевым шагом на пути к протоклеткам, и новая модель показывает, как такие оболочки могут собираться в условиях, совсем не похожих на земные.
Титан — второй по величине спутник в Солнечной системе и единственный мир, кроме Земли, где на поверхности существуют жидкости. Но вместо воды здесь текут реки и дожди из метана, а озёра и моря наполнены смесью метана и этана. Его плотная атмосфера состоит в основном из азота, а метан образует облака, осадки и целый «метановый цикл»: дождь вымывает русла и наполняет бассейны, жидкости испаряются, снова поднимаются в атмосферу и формируют облака. После прибытия аппарата Cassini в 2004 году стало ясно, что на спутнике работает сложная климатическая система. Под действием солнечного излучения простые молекулы, такие как CH₄, расщепляются, а их фрагменты рекомбинируют в более сложные органические соединения . Многие астробиологи считают, что эти процессы напоминают химию, которая могла происходить на ранней Земле.
На нашей планете оболочки формируются из амфифильных молекул, у которых одна часть тянется к воде, а другая отталкивает её. В водной среде они сами собираются в пузырьки наподобие мыльных, разворачивая гидрофильные «головки» наружу, а гидрофобные «хвосты» пряча внутрь. При подходящих условиях такие структуры образуют двухслойные мембраны, которые удерживают внутри воду и растворённые вещества. Именно так могла зародиться простейшая форма клеточной организации.
В случае Титана всё иначе: воды нет, растворитель — углеводороды, а температура близка к минус 180 °C. Авторы новой работы предложили механизм, который всё же позволяет собирать оболочки. Они сосредоточились на каплях брызг, возникающих, когда капли метанового дождя падают в озёра и моря. И поверхность водоёмов, и сами капли могут быть покрыты монослоем амфифильных молекул, устойчивых в углеводородной среде. Когда капля возвращается на поверхность, два слоя соприкасаются и замыкаются в билейер, заключая жидкость внутри. Так формируется везикула, которая затем может существовать в озере и взаимодействовать с другими подобными структурами. Статистически за один ливень образуются миллионы таких капель, что даёт системе шанс на массовое образование оболочек и последующую химическую эволюцию .
Физический принцип здесь тот же, что и на Земле: молекулы стремятся минимизировать энергию границы между несовместимыми средами. В водной биохимии это ведёт к образованию привычных липидных мембран, а в условиях Титана — к самосборке оболочек в метано-этановой жидкости. По расчётам, амфифильные молекулы, рождающиеся в фотохимических реакциях атмосферы, способны формировать стабильные плёнки и мембраны даже в криогенных неполярных растворителях.
Если такой процесс действительно идёт на Титане, это расширяет представления об условиях для жизни . Везикулы создают упорядоченность, концентрируют вещества внутри себя, обеспечивают селективный обмен и формируют основу для дальнейшей химической эволюции. Даже косвенные признаки их существования стали бы важным аргументом в пользу того, что жизнь может зарождаться в средах, радикально отличных от земной.
Проверить гипотезу пока непросто. Ближайшая миссия NASA — вертолёт Dragonfly, который будет перемещаться между районами Титана, анализировать состав поверхности, проводить атмосферные и геофизические измерения и оценивать потенциальную обитаемость. Посадки на озёра в планах нет, а нужного инструмента для обнаружения везикул на борту тоже не будет. Но собранные данные о химии и динамике поверхности помогут уточнить модели и лучше понять вероятность существования подобных структур.
Космический аппарат Cassini уже доказал, что метановый цикл на Титане активно формирует рельеф и запускает сложные химические процессы. Новая работа добавляет к этой картине ещё один элемент — физику самосборки клеткоподобных оболочек в углеводородных озёрах. И даже косвенные свидетельства их существования станут важным ориентиром для будущих экспериментов и поиска жизни иной химии.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
