土星の月であるタイタンは科学者を驚かせた。 天文学者は、その大気中にシクロプロペニリデン(C3H2)を発見しました。これは非常にまれな炭素ベースの分子であり、反応性が非常に高いため、実験室の環境でのみ地球上に存在することができます。
実際、大気中、太陽光発電システム、またはその他の場所でこれまでに発見されたことがないほどまれです。 分子が安定した状態を保つことができる他の唯一の場所は、星間空間の冷たい空間です。 しかし、それに基づいて、より複雑な有機分子の出現が可能であり、それはいつの日か生命につながる可能性があります。
「私たちはタイタンを実際の実験室と考えています。そこでは、生命がここで生まれたときに古代の地球にあったものと同様の化学が見られます」と、NASAのゴダード宇宙飛行センターの宇宙生物学者メリッサトレーナーは言いました。
「C3H2より大きい分子を探しますが、複雑な有機分子につながる化学反応を理解するには、大気中で何が起こっているのかを知る必要があります。」
NASAの研究者でさえ「非常に奇妙な小さな分子」と表現しているシクロプロペニリデンは、分子と非常に迅速に反応して他の化合物を形成するため、大気条件では長持ちしません。
反応が発生すると、シクロプロペニリデンは存在しなくなります。 星間空間では、ガスやほこりは非常に冷たく拡散します。つまり、相互作用が弱く、シクロプロペニリデンが存在する可能性があります。
タイタンは星間空間とは大きく異なります。 炭化水素湖、炭化水素雲、そしてメタンがほとんどない主に窒素雰囲気があります。 大気は地球の4倍の厚さです(地球も窒素に支配されています)。 科学者たちは、水面下に巨大な塩水の海があると考えています。
2016年、NASAのゴダードスペースフライトセンターの惑星科学者コナーニクソンが率いる科学者チームは、チリのアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ(ALMA)を使用して、有機分子を探してチタンの大気を調査しました。
奇妙な分子の特徴は、表面より高い希薄な上層大気で発見されました。 それを化学プロファイルのデータベースと比較して、チームはその分子をシクロプロペニリデンとして特定しました。 この高度での大気の薄さは分子の生存に寄与する可能性がありますが、なぜそれがタイタンに現れ、他の惑星には現れなかったのかは謎のままです。
「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でした』でした」とニクソンは言いました。 「タイタンは私たちのソーラーシステムでユニークです。 それは新しい分子の宝庫であることが判明しました。
シクロプロペニリデンは、環分子として知られているため、特に興味深いものです。 その3つの炭素原子はリングでリンクされています(三角形ですが、原理は同じです)。 シクロプロペニリデン自体が生物学的役割を果たすことは知られていないが、DNAおよびRNAの窒素塩基はそのような分子環に基づいている。
NASAのゴダードスペースフライトセンターの宇宙生物学者アレクサンダーテレンは、「それらの周期的な性質は、生物学的に重要な分子の作成を可能にする化学の追加の枝を開きます」と述べました。
分子が小さければ小さいほど、その可能性は高くなります。結合が少ない小さな分子が関与する反応は、大きくて複雑な分子が関与する反応よりも速く発生すると予想されます。 これは、小分子が関与する反応がより多様な結果につながることを意味します。
チタンはすでに有機化学活性のハイブです。 窒素とメタンは日光の下で分解し、化学反応のカスケードを引き起こします。 これらの反応が生命につながることができるかどうかは、科学者が答えることを熱望している質問です。
「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NASAのジェット推進研究所の地質学者ロザリーロペスは言いました。 「それで、大気中のどの化合物が表面に到達しているのかを知りたいのです。そして、この物質が氷の地殻を通り抜けて下の海に入ることが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考えているからです。」
どの化合物が大気中に存在するかを見つけることは、この研究プロセスにおいて非常に重要なステップです。 非常にまれな分子であるシクロプロペニリデンは、タイタンの化学的寿命の重要な要素である可能性があります。
この研究はTheAstronomicalJournalに掲載されています。
出典：写真：NASA / JPL-Caltech /アリゾナ大学/アイダホ大学
