Предыдущая публикация
Исследование выявило путь к созданию протоклеток на спутнике Сатурна Титане
Исследования НАСА показали, что в озёрах спутника Сатурна Титана могут естественным образом формироваться клеточные структуры, называемые везикулами.Титан — единственная планета, кроме Земли, на поверхности которой, как известно, есть жидкость. Однако озёра и моря Титана не наполнены водой. Вместо этого они содержат жидкие углеводороды, такие как этан и метан.
Озеро углеводородов и метановые дождевые облака на Титане. Фото: Дженни МакЭллиготт / eMITS
--------------
Считается, что на Земле жидкая вода была необходима для зарождения жизни в том виде, в котором мы её знаем. Многие астробиологи задавались вопросом, могут ли жидкости на Титане создать среду для формирования молекул, необходимых для зарождения жизни — в том виде, в котором мы её знаем, или, возможно, в другом.
Новое исследование НАСА, опубликованное в Международном журнале астробиологии ( https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/article/proposed-mechanism-for-the-formation-of-protocelllike-structures-on-titan/F4093F34F6FD80380CEE909C37B2CECE ), описывает процесс формирования стабильных везикул на Титане, основанный на наших текущих знаниях об атмосфере и химическом составе спутника. Формирование таких структур является важным этапом в создании предшественников живых клеток (или протоклеток).
В этом процессе участвуют молекулы, называемые амфифилами, которые при определённых условиях могут самоорганизовываться в везикулы. На Земле у этих полярных молекул есть две части: гидрофобный (боязнь воды) конец и гидрофильный (любовь к воде) конец. Когда они находятся в воде, группы этих молекул могут объединяться и образовывать шарообразные сферы, похожие на мыльные пузыри, где гидрофильная часть молекулы обращена наружу и взаимодействует с водой, тем самым «защищая» гидрофобную часть внутри сферы. При определённых условиях могут образоваться два слоя, которые создадут похожий на клетку шар с двухслойной мембраной, внутри которой находится карман с водой.
Однако при изучении образования пузырьков на Титане исследователям пришлось учитывать условия, сильно отличающиеся от тех, что были на ранней Земле.
Титан — крупнейший спутник Сатурна и второй по величине спутник в нашей Солнечной системе. Титан также является единственным спутником в нашей Солнечной системе, обладающим значительной атмосферой.
Туманная золотистая атмосфера Титана на протяжении большей части истории человечества окутывала спутник тайной. Однако, когда в 2004 году космический аппарат НАСА «Кассини» прибыл к Сатурну, наши представления о Титане изменились навсегда.
Благодаря «Кассини» мы теперь знаем, что на Титане существует сложный метеорологический цикл, который активно влияет на поверхность планеты. Большая часть атмосферы Титана состоит из азота, но в ней также содержится значительное количество метана (CH4). Этот метан образует облака и дожди, которые выпадают на поверхность, вызывая эрозию и формируя речные русла, заполняющие озёра и моря. Затем эта жидкость испаряется под воздействием солнечного света и снова образует облака.
--------------
Считается, что на Земле жидкая вода была необходима для зарождения жизни в том виде, в котором мы её знаем. Многие астробиологи задавались вопросом, могут ли жидкости на Титане создать среду для формирования молекул, необходимых для зарождения жизни — в том виде, в котором мы её знаем, или, возможно, в другом.
Новое исследование НАСА, опубликованное в Международном журнале астробиологии ( https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/article/proposed-mechanism-for-the-formation-of-protocelllike-structures-on-titan/F4093F34F6FD80380CEE909C37B2CECE ), описывает процесс формирования стабильных везикул на Титане, основанный на наших текущих знаниях об атмосфере и химическом составе спутника. Формирование таких структур является важным этапом в создании предшественников живых клеток (или протоклеток).
В этом процессе участвуют молекулы, называемые амфифилами, которые при определённых условиях могут самоорганизовываться в везикулы. На Земле у этих полярных молекул есть две части: гидрофобный (боязнь воды) конец и гидрофильный (любовь к воде) конец. Когда они находятся в воде, группы этих молекул могут объединяться и образовывать шарообразные сферы, похожие на мыльные пузыри, где гидрофильная часть молекулы обращена наружу и взаимодействует с водой, тем самым «защищая» гидрофобную часть внутри сферы. При определённых условиях могут образоваться два слоя, которые создадут похожий на клетку шар с двухслойной мембраной, внутри которой находится карман с водой.
Однако при изучении образования пузырьков на Титане исследователям пришлось учитывать условия, сильно отличающиеся от тех, что были на ранней Земле.
Титан — крупнейший спутник Сатурна и второй по величине спутник в нашей Солнечной системе. Титан также является единственным спутником в нашей Солнечной системе, обладающим значительной атмосферой.
Туманная золотистая атмосфера Титана на протяжении большей части истории человечества окутывала спутник тайной. Однако, когда в 2004 году космический аппарат НАСА «Кассини» прибыл к Сатурну, наши представления о Титане изменились навсегда.
Благодаря «Кассини» мы теперь знаем, что на Титане существует сложный метеорологический цикл, который активно влияет на поверхность планеты. Большая часть атмосферы Титана состоит из азота, но в ней также содержится значительное количество метана (CH4). Этот метан образует облака и дожди, которые выпадают на поверхность, вызывая эрозию и формируя речные русла, заполняющие озёра и моря. Затем эта жидкость испаряется под воздействием солнечного света и снова образует облака.
Атмосферные явления, а также профиль температуры и давления на спутнике Сатурна Титане (Изображение предоставлено NASA/ESA).
--------------
Эта атмосферная активность также способствует протеканию сложных химических реакций. Энергия Солнца расщепляет такие молекулы, как метан, а затем они преобразуются в сложные органические молекулы. Многие астробиологи считают, что эти химические процессы могут рассказать нам о том, как молекулы, необходимые для зарождения жизни, формировались и эволюционировали на ранней Земле.
В новом исследовании рассматривается, как могут образовываться везикулы в условиях замерзания углеводородных озёр и морей Титана. Особое внимание уделяется каплям морских брызг, которые поднимаются вверх при падении дождевых капель. На Титане как капли брызг, так и поверхность моря могут быть покрыты слоями амфифилов. Если капля попадает на поверхность водоёма, два слоя амфифилов соединяются, образуя двухслойную (или бислойную) везикулу, внутри которой находится исходная капля. Со временем многие из этих везикул рассеются по всему водоёму, будут взаимодействовать и конкурировать в ходе эволюционного процесса, который может привести к появлению примитивных протоклеток.
--------------
Эта атмосферная активность также способствует протеканию сложных химических реакций. Энергия Солнца расщепляет такие молекулы, как метан, а затем они преобразуются в сложные органические молекулы. Многие астробиологи считают, что эти химические процессы могут рассказать нам о том, как молекулы, необходимые для зарождения жизни, формировались и эволюционировали на ранней Земле.
В новом исследовании рассматривается, как могут образовываться везикулы в условиях замерзания углеводородных озёр и морей Титана. Особое внимание уделяется каплям морских брызг, которые поднимаются вверх при падении дождевых капель. На Титане как капли брызг, так и поверхность моря могут быть покрыты слоями амфифилов. Если капля попадает на поверхность водоёма, два слоя амфифилов соединяются, образуя двухслойную (или бислойную) везикулу, внутри которой находится исходная капля. Со временем многие из этих везикул рассеются по всему водоёму, будут взаимодействовать и конкурировать в ходе эволюционного процесса, который может привести к появлению примитивных протоклеток.
Слева: ультрафиолетовое излучение приводит к частичной фрагментации молекул в атмосфере с образованием радикалов. Справа: радикалы рекомбинируют с образованием новых, более сложных соединений.
-------------
-------------
Слева: радикальные реакции приводят к образованию амфифильных «толинов». Справа: из-за дипольной природы полярных головных групп эти амфифильные молекулы самоагрегируются в определённые структуры. В случае «смещённого стекинга» сдвиг между соседними молекулами приводит к возникновению электростатических взаимодействий.
-------------------------
Если предложенный сценарий реализуется, это поможет нам лучше понять условия, в которых могла зародиться жизнь.
«Существование каких-либо везикул на Титане свидетельствовало бы о повышении упорядоченности и сложности, которые являются необходимыми условиями для возникновения жизни», — объясняет Конор Никсон из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Мы воодушевлены этими новыми идеями, потому что они могут открыть новые направления в исследованиях Титана и изменить подход к поиску жизни на Титане в будущем».
Первой миссией НАСА на Титане станет запуск винтокрылого аппарата Dragonfly (Стрекоза), который будет исследовать поверхность спутника Сатурна. Хотя озёра и моря Титана не являются целью миссии Dragonfly (и аппарат не будет оснащён прибором для рассеяния света, необходимым для обнаружения таких водоёмов), он будет перемещаться от одного места к другому, чтобы изучить состав поверхности спутника, провести атмосферные и геофизические измерения и определить, насколько среда Титана пригодна для жизни.
-------------------------
Если предложенный сценарий реализуется, это поможет нам лучше понять условия, в которых могла зародиться жизнь.
«Существование каких-либо везикул на Титане свидетельствовало бы о повышении упорядоченности и сложности, которые являются необходимыми условиями для возникновения жизни», — объясняет Конор Никсон из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Мы воодушевлены этими новыми идеями, потому что они могут открыть новые направления в исследованиях Титана и изменить подход к поиску жизни на Титане в будущем».
Первой миссией НАСА на Титане станет запуск винтокрылого аппарата Dragonfly (Стрекоза), который будет исследовать поверхность спутника Сатурна. Хотя озёра и моря Титана не являются целью миссии Dragonfly (и аппарат не будет оснащён прибором для рассеяния света, необходимым для обнаружения таких водоёмов), он будет перемещаться от одного места к другому, чтобы изучить состав поверхности спутника, провести атмосферные и геофизические измерения и определить, насколько среда Титана пригодна для жизни.
Следующая публикация
Нет комментариев