Исследователи IBM Research установили структуры множества молекул толинов, которые наполняют туманом атмосферу Титана, как некогда — атмосферу молодой Земли.
Сатурн за туманной атмосферой Титана: композитное изображение, составленное из снимков зонда Cassini / ©NASA, JPL, SSI, Ian Regan, Val Klavans
Крупнейший из спутников Сатурна — Титан — одно из самых любопытных мест во всей Солнечной системе и одна из наиболее перспективных целей для поисков жизни. Как и на Земле, там имеется плотная, богатая азотом атмосфера, облака проливаются дождями, реки стекаются в глубокие моря. Однако из-за большого удаления от Солнца температура на Титане гораздо ниже, поэтому и «водоемы», и облачность образованы не водой, а простейшими углеводородами — прежде всего метаном.
Поднимаясь в атмосферу, он смешивается с азотом и другими газами, а под действием солнечного излучения вступает с ними в реакцию, образуя смесь сложных органических соединений — толинов. Они обнаруживаются на многих телах внешней Солнечной системы, на которых присутствует метановый лед, «украшая» их оранжево-бурыми пятнами. Крошечные капли этих веществ постоянно парят в атмосфере Титана, делая ее плохо проницаемой. Считается, что сходным был «воздух» молодой Земли до того, как первые фотосинтезирующие бактерии стали менять ее состав.
Все это привлекает к атмосфере Титана особое внимание ученых, хотя до сих пор плохо известен даже набор молекул, образующих ее туманы. Ученым из европейского отделения IBM удалось впервые получить их в лаборатории и установить структуру более чем сотни сложных толинов, напрямую рассмотрев их с помощью атомно-силового микроскопа. Об этом специалисты сообщают в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, а также в официальном блоге IBM Research.
Авторы работы заполнили стальную емкость смесью метана и азота, после чего стимулировали реакции между ними с помощью электрических разрядов. Полученные газы замораживали и помещали в атомный силовой микроскоп для получения снимков с атомарным разрешением. Это позволило выяснить их структуры и проследить многие цепочки превращений, начинающихся с метана. «Такие структуры известны тем, что хорошо поглощают ультрафиолетовый свет, — пишут ученые. — Это, в свою очередь, означает, что туман мог защищать от повреждения излучением молекулы ДНК на поверхности ранней Земли».
