NASAの科学者がタイタンの大気圏で「奇妙な」分子を発見

炭化水素の小さい分子シクロプロペニリデンをタイタン大気で見つけた。以下、機械翻訳。
NASAの科学者がタイタンの大気圏で「奇妙な」分子を発見
NASAの科学者たちは、タイタンの大気圏で、他の大気圏では検出されたことのない分子を特定しました。実際には、多くの化学者はおそらく、かろうじてそれを聞いたり、それを発音する方法を知っている：cyclopropenylidene、またはC3 H2。科学者たちは、この単純な炭素ベースの分子は、タイタンで可能な生命を形成または供給する可能性のある、より複雑な化合物の前駆体である可能性があると述べています。


タイタンの表面のホイヘンスプローブのビュー
この画像は、タイタンの表面への降下が成功したときに、欧州宇宙機関のホイヘンスプローブによって2005年1月14日に返送されました。これは、タイタンの表面の実際の色をより正確に示すために反射スペクトルデータを追加するために処理されたカラービューです。
クレジット：NASA / JPL / ESA /アリゾナ大学
ここから画像をダウンロード
研究者らは、C3 H2見出さとして知られるチリ北部で電波望遠鏡観測用いてアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ（ALMA）を。彼らは、C3 H2気づい望遠鏡によって収集されたユニークな光のシグネチャのスペクトルをふるいながら、炭素および水素で構成されています、。これらは、分子が放出または吸収したエネルギーによるタイタンの大気の化学的構成を明らかにしました。
「私がシクロプロペニリデンを見ていることに気付いたとき、私の最初の考えは「まあ、これは本当に予想外だ」でした」と、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターの惑星科学者であるコナーニクソンは言いました。彼のチームの調査結果は、10月15日にアストロノミカルジャーナルに掲載されました。
科学者たちはC3 H2を発見したもののを銀河全体のポケットに、大気中でそれを見つけることが驚きでした。これは、シクロプロペニリデンが他の分子と容易に反応して、接触してさまざまな種を形成するためです。天文学者はこれまでに発見したC 3 H 2ガスのみとスターシステム間のフロートがあること塵の雲の中に-つまり、寒すぎると拡散領域は、多くの化学反応を促進します。
しかし、タイタンのような密集した大気は化学活動の巣箱です。これが、科学者がNASAの次のドラゴンフライミッションの目的地であるタイタンに興味を持っている主な理由です。ニクソンのチームはC3 H 2の少量を識別することができた、彼らはCのための少数の他のガスが存在する衛星の大気の上層に探していたので、そうタイタンでの3 H 2と相互に作用するが。科学者たちは、なぜシクロプロペニリデンがタイタンの大気に現れるのか、他の大気には現れないのかをまだ知りません。「タイタンは私たちの太陽系でユニークです」とニクソンは言いました。「それは新しい分子の宝庫であることが証明されました。」
土星の62の衛星の中で最大のタイタンは、私たちが見つけた地球にいくつかの点で最も類似している興味深い世界です。太陽系の他の月とは異なり（200以上あります）、タイタンは地球の4倍の密度の厚い大気に加えて、雲、雨、湖、川、さらには塩水の地下の海さえも持っています。
タイタンの大気は、地球のようにほとんどが窒素でできており、メタンが少し含まれています。メタンと窒素の分子が太陽のまぶしさの下で崩壊すると、それらの構成原子は科学者を魅了した有機化学の複雑な網を解き放ち、NASAの現在または過去の検索で最も重要なターゲットのリストのトップにこの衛星を押し上げます太陽系での生命。
「私たちはタイタンが居住可能かどうかを調べようとしています」と、カリフォルニア州パサデナにあるNASAのジェット推進研究所（JPL）の上級研究科学者でタイタンの専門家であるロザリーロープスは述べています。「それで、私たちは大気からどのような化合物が表面に到達するのか、そしてその物質が氷の地殻を通って下の海に到達できるかどうかを知りたいのです。なぜなら、海は居住可能な条件があると思うからです。」
タイタンの表面に座っている可能性のある分子の種類は、地球上の生命の構成要素を形成したものと同じである可能性があります。科学者たちは、その歴史の初期、38〜25億年前、メタンが酸素ではなく地球の空気を満たしたとき、ここの状態は今日のタイタンの状態と似ていた可能性があると考えています。
NASAゴダードの宇宙生物学者であるメリッサトレーナーは、次のように述べています。「タイタンは、生命が定着していた古代の地球と同様の化学を見ることができる実際の実験室だと考えています。トレーナーは、トンボミッションの副主任研究員であり、タイタンの表面の組成を分析するトンボ回転翼航空機の機器のリーダーです。
「我々は、C3 H2よりも大きな分子を探していることになります、」トレーナーは言った、「しかし、我々は形成と表面まで雨複雑な有機分子を導く化学反応を理解するために大気中で何が起こっているかを知る必要があります。

The Science of Dragonfly

トンボは、土星の最大の衛星であるタイタンの化学的性質と居住性を調査することを目的としたNASAのミッションです。
クレジット：NASAのゴダードスペースフライトセンター/ジョンズホプキンス大学応用物理研究所
ここでビデオを見る
シクロプロペニリデンは、ベンゼン以外にタイタンの大気中でこれまでに発見された唯一の他の「環状」または閉ループ分子です。C3 H2が現代の生物学的反応に使用されることは知られていないが、そのような閉ループ分子は、生命の遺伝暗号を運ぶ複雑な化学構造であるDNAの核酸塩基のバックボーンリングを形成するため、重要である。そしてRNA、生命の機能のためのもう一つの重要な化合物。「それらの周期性は、あなたがこれらの生物学的に重要な分子を構築することを可能にする化学のこの余分な枝を開き、」言ったアレクサンダーThelen、C3 H2を見つけるためにニクソンと協力ゴダード宇宙生物学者 が。
テレンやニクソンのような科学者は、大きくて高感度の地球ベースの望遠鏡を使用して、タイタンの大気中で見つけることができる最も単純な生命関連の炭素分子を探しています。ベンゼンは、惑星の大気に見られる複雑な環状炭化水素分子の最小単位であると考えられていました。しかし、今、C3 H2は、ベンゼンの半分の炭素原子と、その場所を取っているように見えます。
ニクソンのチームは、2016年にALMA天文台を使用してタイタンを覗き込みました。ニクソンがすべての既知の分子光シグネチャのデータベースを検索することにより、シクロプロペニリデンとして識別した奇妙な化学指紋を見つけて驚いた。


タイタンおよび分子雲内のシクロプロペニリデン
これまで、シクロプロペニリデンは、400光年以上離れたおうし座の恒星保育園であるおうし座分子雲など、ガスや塵の分子雲でのみ検出されてきました。最近、NASAゴダードの科学者であるコナーニクソンは、彼のチームとともに、タイタンの大気中にこのユニークな分子を発見しました。分子雲の外で初めて検出されたとき。シクロプロペニリデンは、ベンゼン以外にタイタンで検出された唯一の他の閉ループ分子です。閉ループ分子は、生命の遺伝暗号を運ぶ複雑な化学構造であるDNAの核酸塩基、および生命の機能にとってもう1つの重要な化合物であるRNAのバックボーンリングを形成するため、重要です。
クレジット：コナーニクソン/ NASAのゴダードスペースフライトセンター
研究者が実際にこの珍しい化合物を見ていることを再確認するために、ニクソンは、2004年から2017年の間にタイタンの127回の接近飛行を行ったNASAの探査機カッシーニからのデータの分析から公開された研究論文を調べました。彼は探査機の機器かどうかを確認したかった土星とタイタンの周りの化合物を嗅ぎ分けたので、彼の新しい結果を確認することができました。（計器-質量分析計と呼ばれる- 。科学者はまだ特定しようとしているタイタンの多くの神秘的な分子のヒントを拾ったが）確かに、カッシーニは、同じ分子、C3 H3 +の帯電したバージョンの斑点証拠を持っていた。
それがまれな発見であることを考えると、科学者はシクロプロペニリデンとそれがタイタンの大気中のガスとどのように相互作用するかについてもっと学ぼうとしています。
「それは非常に奇妙な小さな分子なので、高校の化学や学部の化学でさえあなたが学ぶようなものにはなりません」と、タイタンに恋をして切り替える前に製薬業界で働いていたJPL惑星科学者のマイケルマラスカは言いましたそれを研究するためのキャリア。「ここ地球上では、それはあなたが遭遇することになるものではないでしょう。」
しかし、マラスカ氏は、タイタンの全体像を見るには、C3 H2のような分子を見つけることが非常に重要であると述べています。「発見できる小さなピースやパーツはすべて、そこで起こっているすべてのことの巨大なパズルを組み立てるのに役立ちます。」
バナー画像のキャプション：土星の衛星タイタンのこれらの赤外線画像は、氷の衛星の表面の最も鮮明なグローバルビューの一部を表しています。ビューは、NASAの探査機カッシーニに搭載された視覚および赤外線マッピング分光計装置によって取得された13年間のデータを使用して作成されました。クレジット：NASA / JPL-Caltech /ナント大学/アリゾナ大学。ここから画像をダウンロードしてください。

最終更新日：2020年10月29日
タグ： カッシーニ ゴダード宇宙飛行センター ジェット推進研究所 衛星 太陽系 タイタン