სატურნის ისედაც საკმაოდ უცნაური თანამგზავრი ტიტანი კიდევ უფრო უცნაური ხდება. ახლახან, მის ატმოსფეროში ასტრონომებმა ციკლოპროპენილიდინი (C3H2) აღმოაჩინეს — ნახშირბადზე დაფუძნებული უკიდურესად იშვიათი მოლეკულა, რომელიც იმდენად რეაქტიულია, რომ დედამიწაზე მხოლოდ ლაბორატორიულ პირობებში არსებობს.
უფრო მეტიც, ის იმდენად უიშვიათესია, რომ მზის სისტემის რომელიმე სხეულის ატმოსფეროში ის აქამდე არასოდეს დაუფიქსირებიათ. ერთადერთი სხვა გარემო, რომელშიც მას სტაბილურად დარჩენა შეუძლია, არის ვარსკვლავთშორისი სივრცის ცივი სიცარიელე. თუმცა, ის შეიძლება სამშენებლო ბლოკი იყოს, იმ უფრო კომპლექსური ორგანული მოლეკულებისთვის, რომლებმაც ერთ მშვენიერ დღეს სიცოცხლე აღმოაცენონ.
„ჩვენ ტიტანს ვუყურებთ როგორც რეალურ ლაბორატორიას, სადაც შეგვიძლია დავინახოთ იგივე ქიმია, როგორიც დედამიწაზე იყო მაშინ, როდესაც სიცოცხლე აღმოცენდა“, — ამბობს NASA-ს ასტრობიოლოგი მელისა ტრენერი, რომელიც 2027 წლისთვის ტიტანზე დაგეგმილი მისია Dragonfly-ს ერთ-ერთი უფროსი მეცნიერია.
მისივე თქმით, ისინი მოძებნიან C3H2-ზე უფრო დიდ მოლეკულებს, მაგრამ საჭიროა ვიცოდეთ, რა ხდება ატმოსფეროში, რათა გავიგოთ ის ქიმიური რეაქციები, რომელთა შედეგადაც კომპლექსური ორგანული მოლეკულები წარმოიქმნება და ზედაპირზე წვიმასავით ცვივა.
ციკლოპროპენილიდინი, რომელსაც NASA-ს მკვლევრები აღწერენ, როგორც „ძალიან უცნაურ პატარა მოლეკულას“, ატმოსფერულ გარემოში დიდხანს ვერ ძლებს, რადგან საკმაოდ სწრაფად და ადვილად შედის რეაქციაში სხვა მოლეკულებთან და წარმოქმნის სხვა ნაერთებს.
როდესაც ეს მოხდება, ციკლოპროპენილიდინი უკვე აღარ არსებობს. ვარსკვლავთშორის სივრცეში ნებისმიერი გაზი ან მტვერი ძალიან ცივი და დიფუზიურია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ნაერთები ერთმანეთთან დიდად არ ურთიერთქმედებენ და ციკლოპროპენილიდინს შეუძლია ასე იყოს დაკიდებული.
ტიტანი ვარსკვლავთშორისი სივრცისგან ძალიან განსხვავდება. ის გარკვეულწილად სველია, არის ნახშირწყალბადების ტბები, ღრუბლები და დომინირებს აზოტის ატმოსფერო, რომელშიც ცოტა მეთანიც ურევია. მისი ატმოსფერო დედამიწისაზე ოთხჯერ სქელია. მეცნიერთა აზრით, ტიტანის ზედაპირქვეშ მლაშე წყლის უზარმაზარი ოკეანე იმალება.
2016 წელს, მეცნიერთა ჯგუფმა NASA-ს პლანეტური მეცნიერის, კონორ ნიქსონის ხელმძღვანელობით, ტიტანის ატმოსფეროში შესახედად და ორგანული მოლეკულების საძებნელად ჩილეში განთავსებული ატაკამის ფართო მილიმეტრულ/სუბმილიმეტრული ტელესკოპი (ALMA) გამოიყენა.
ზედაპირიდან ძალიან მაღლა, ატმოსფეროს ზედა გაუხშოებულ ნაწილში მათ უცნობი ქიმიური ხელწერა დააფიქსირეს. ქიმიური პროფილების მონაცემთა ბაზასთან შედარების შემდეგ, ჯგუფმა დაადგინა, რომ მათ წინაშე მოლეკულა ციკლოპროპენილიდინი იყო. სავარაუდოდ, ამ მოლეკულის გადარჩენას ხელი შეუწყო ასეთ სიმაღლეზე არსებულმა თხელმა ატმოსფერომ, მაგრამ გაურკვეველი რჩებოდა, რატომ არის ის ტიტანზე და არ გვხვდება სხვა პლანეტურ სხეულებზე.
„როდესაც გავაანალიზე, რომ ციკლოპროპენილიდინს ვუყურებდი, პირველი, რაც ვიფიქრე ის იყო, რომ ეს ნამდვილი მოულოდნელობა გახლდათ. ტიტაბი მზის სისტემაში უნიკალურია. მან უკვე დაამტკიცა, რომ არის ახალი მოლეკულების განძთსაცავი“, — ამბობს ნიქსონი.
ციკლოპროპენილიდინი განსაკუთრებული ინტერესის საგანია, რადგან ის ე. წ. რგოლისებრი მოლეკულაა; მისი ნახშირბადის სამი ატომი ერთმანეთს რგოლის ფორმით უკავშირდება (უფრო ზუსტად სამკუთხედის, მაგრამ პრინციპი იგივეა). მიუხედავად იმისა, რომ თავად ციკლოპროპენილიდინი ბიოლოგიურ როლს არ ასრულებს, ცნობილია, რომ დნმ-სა და რნმ-ს აზოტოვანი ფუძეები ამგვარ მოლეკულურ რგოლებს ეფუძნება.
„მათი ციკლური ბუნება ქიმიის დამატებით შტოს ხსნის, რაც ამ ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი მოლეკულების წარმოქმნის საშუალებას იძლევა“, — ამბობს NASA-ს ასტრობიოლოგი ალექსანდერ თელენი.
რაც უფრო პატარაა მოლეკულა, მით მეტი პოტენციალი აქვს — ცოტა ბმის მქონე პატარა მოლეკულების ჩართულობით მიმდინარე რეაქციები უფრო სწრაფად ხდება, ვიდრე დიდი, რთული მოლეკულების ჩართულობით მიმდინარე რეაქციები. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ პატარა მოლეკულებით მიმდინარე რეაქციების შედეგი უფრო მრავალფეროვანია.
აქამდე მიიჩნეოდა, რომ ნებისმიერ ატმოსფეროში (მათ შორის ტიტანის) დაფიქსირებული ყველაზე პატარა ნახშირწყალბადის რგოლისევრი მოლეკულა ბენზოლი იყო (C6H6). ახლა მისი ადგილი ციკლოპროპენილიდინმა დაიკავა.
ტიტანი ორგანული ქიმიური აქტივობის ნამდვილი სკაა. აზოტი და მეთანი მზის შუქზე იშლება და კასკადურ ქიმიურ რეაქციებს იწვევს. დასრულდება თუ არა ეს რეაქციები სიცოცხლის აღმოცენებით — ეს ის კითხვაა, რომელზე პასუხის გაცემაც მეცნიერებს დაჟინებით სურთ.
„ვცდილობთ დავადგინოთ ტიტანის სიცოცხლისუნარიანობა; შესაბამისად, გვსურს ვიცოდეთ, ატმოსფეროში არსებული რა ნაერთები ხვდება ზედაპირზე და შემდეგ, შეუძლია თუ არა ამ ნივთიერებებს ყინულის ქერქში გაღწევა და მის ქვეშ არსებულ ოკეანეში მოხვედრა. ჩვენი აზრით, სწორედ ამ ოკეანეში უნდა იყოს სასიცოცხლო გარემო პირობები“, — ამბობს NASA-ს გეოლოგი როსალი ლოპესი.
ამ საკითხის კვლევაში საკმაოდ მნიშვნელოვანი ნაბიჯია იმის გარკვევა, რა ნაერთებია ატმოსფეროში. ციკლოპროპენილიდინი შეიძლება პატარა და უცნაური იყოს, მაგრამ სწორედ ეს უკიდურესად იშვიათი მოლეკულა შეიძლება აღმოჩნდეს გადამწყვეტი ტიტანის ქიმიური თავსატეხის ამოხსნაში.
კვლევა The Astronomical Journal-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია nasa.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
