|
Гипотеза о клеточных мембранах на Титане
|
|
|
|
Новые результаты экспериментов ставят под сомнение более ранние предположения о том, что в метановых озерах крупнейшего спутника Сатурна могли образовываться сферические клеточные мембраны. Согласно результатам, опубликованным в Science Advances, Туан Ву и Роберт Ходисс из Лаборатории реактивного движения НАСА предполагают, что экзобиологам, вероятно, потребуется изучить альтернативные пути, когда они будут рассматривать возможность существования жизни на Титане.
|
|
|
|
Несмотря на низкую температуру поверхности, составляющую около -180 °C в течение дня, Титан считается одним из наиболее похожих на Землю тел в Солнечной системе. Поскольку плотная атмосфера состоит в основном из азота, на ее поверхности расположены озера и моря жидкого метана и этана, которые текут, испаряются и выпадают в виде дождя почти так же, как вода на Земле.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий это поразительное сходство с нашим собственным круговоротом воды вдохновляло экзобиологов на размышления о том, могли ли экзотические формы жизни развиться в таких условиях. В 2015 году исследователи из Корнеллского университета продвинули эту идею на шаг вперед, проведя молекулярно-динамическое моделирование, призванное воссоздать окружающую среду Титана.
|
|
|
|
Их моделирование выявило замечательную возможность того, что тип цианида, известный как акрилонитрил (который, как известно, образуется в верхних слоях атмосферы Титана), может самособираться в жидкие углеводороды. Согласно результатам исследования, молекулы могут образовывать стабильные сферические мембраны, называемые "азотосомами", которые являются прямым аналогом липидных двухслойных мембран, образующих границы почти всех живых клеток на Земле.
|
|
|
|
|
|
|
Однако в 2020 году другое теоретическое исследование, проведенное исследователями из Технологического университета Чалмерса в Швеции, привело к менее многообещающему выводу.
|
|
|
|
Используя квантово-механические расчеты, команда ученых подсчитала, что азотосомы будут термодинамически нестабильны в условиях Титана и, следовательно, вряд ли смогут образоваться. Однако без экспериментальных доказательств не было возможности подтвердить, какая из этих противоположных теорий более вероятна.
|
|
|
|
Проверка азотосомной гипотезы
|
|
|
|
В своем новом исследовании Ву и Ходисс пролили свежий свет на этот вопрос, проведя первое экспериментальное исследование азотосомной гипотезы 2015 года. В своей лаборатории они начали с приготовления смесей акрилонитрила с метаном и этаном, а затем подвергли эти смеси воздействию температур и давлений, аналогичных тем, которые наблюдаются на поверхности Титана.
|
|
|
|
После того как образцы были оставлены на достаточное время, чтобы молекулы акрилонитрила могли собраться в более сложные структуры, исследователи проанализировали их, используя несколько передовых методов.
|
|
|
|
Одним из таких методов была дифференциальная сканирующая калориметрия, которая измеряет количество тепла, необходимое для повышения температуры образца по сравнению с эталонным материалом. Кроме того, команда использовала рамановскую микроскопию для получения изображений с высоким разрешением, позволяющих выявить молекулярные структуры, присутствующие в смесях.
|
|
Маловероятный путь образования
|
|
|
|
Результаты не оправдали первоначальной теории 2015 года. Хотя анализ показал, что молекулы акрилонитрила образуют стабильный молекулярный сокристалл с этаном, исследователи не наблюдали практически никаких изменений в смеси акрилонитрила и метана. В совокупности эти данные убедительно свидетельствуют о том, что формирование азотосомных структур в условиях, существующих на Титане, маловероятно.
|
|
|
|
Тем не менее, полученный результат не исключает возможности существования жизни на Титане в целом. Экзобиологи предсказывают, что, несмотря на их повсеместное распространение в клетках на Земле, сферические мембраны, возможно, не являются строго необходимыми для функционирования живых структур. Вместо этого новый эксперимент может проложить путь к альтернативным идеям, побудив исследователей заглянуть за рамки азотосом, рассматривая вопрос о том, как может возникнуть жизнь на нашем ближайшем землеподобном соседе.
|
|
|
|
Источник
|
