Tolin

Tolin
Generel
Chem. formel C x H y N z
Fysiske egenskaber
Molar masse ~8000 g/ mol
Sikkerhed
NFPA 704 NFPA 704 firfarvet diamant ? ? ?
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Toliner (fra anden græsk θολός  - uklar, obskur) er organiske stoffer, hvis absorptionslinjer findes i spektrene af mange iskolde legemer i det ydre solsystem . De menes at være en blanding af forskellige organiske copolymerer dannet i atmosfæren af ​​simple organiske forbindelser såsom metan og ethan under påvirkning af ultraviolet stråling fra Solen . Tholiner menes at være de kemiske forløbere for liv [2] . Tholiner dannes ikke naturligt på Jorden på dets nuværende udviklingsstadium. De har normalt en rødbrun eller brunlig-orange [3] nuance. Massen af ​​tholins-molekyler i Titans atmosfære når 8000 amu . m. [4] , til sammenligning, massen af ​​DNA- molekyler fra omkring 995.000 a.u. e.m. (124 gange mere) [5] op til 10 9 a.u. m.u. [6] og peptider op til ~10.000 a.u. e.m. [7] , men i modsætning til dem er tholiner enklere, da de ikke dannes i nærvær af oxygen [4] , dvs. de indeholder ikke dette grundstof , der har den generelle formel C x H y N z [8 ] .

Udtrykket "tholin" blev opfundet af astronomen Carl Sagan for at beskrive det stof, han opnåede i Miller-Urey-eksperimenter med gasblandinger til stede i Titans atmosfære [9] . Udtrykket er ikke bestemt aftalt, men bruges generelt til at beskrive de rødlige organiske komponenter på planetoverfladen.

Oprindelse og placering

" Titan tholins" og " triton tholins" er organisk stof med et højt indhold af nitrogen , dannet som følge af bestråling af en gasblanding af nitrogen og metan, da det overvejende flertal af den atmosfæriske sammensætning i begge tilfælde falder på nitrogen, med en lille blanding af metan og en ubetydelig del af spor andre gasser. Denne atmosfæriske type tholin adskiller sig fra de " is- tholiner", der dannes ved bestråling af vandklatrater og organiske forbindelser såsom methan eller ethan. Plutino Ixion har denne sammensætning [11] i høj grad.

Overfladerne på kometer [12] , kentaurer og nogle iskolde måner i det ydre solsystem, såsom Triton [13] [14] eller Umbriel [15] , indeholder aflejringer af både atmosfærisk type tholiner ("titanium" og "tritonisk") ”) og iskolde tholiner. Nogle trans-neptunske objekter som Sedna [16] [17] [18] , nogle Kuiper-bælteobjekter som Orcus [19] eller Makemake [20] og nogle plutino- lignende (38628) Huya [21] indeholder tholiner. Saturns ringe indeholder spor af tholiner i vandis [22] [23] .

Uklarheden og den orange-røde farve på overfladen af ​​kentaurer skyldes formodentlig tilstedeværelsen af ​​tholiner.

Som et resultat af et eksperiment udført af Carl Sagan og (temmelig trivielt) simulering af de nederste lag af Jupiters atmosfære , antages tilstedeværelsen af ​​tholiner i den [24] . Tidligere blev der gjort antagelser om tilstedeværelsen af ​​tholiner både i atmosfæren af ​​Jupiter og Saturn [25] S. 296 . På de galileiske satellitter Ganymede og Callisto antages tilstedeværelsen af ​​en vis mængde tholiner på overfladen ifølge resultaterne af Galileo - missionen [26] .

Nogle forskere foreslår, at den tidlige udvikling af liv på Jorden kan have været påvirket af tholinrige kometer, der bringer det råmateriale, der er nødvendigt for , at liv kan udvikle sig , se også Miller-Urey-eksperimentet , der omhandler dette problem. Det skal bemærkes, at den anvendte spænding i forsøget var op til 60 kV [27] , mens lynspændingen i Jordens atmosfære kan nå 1 GV [28] , og lyn på Jupiter kan overstige energien fra det kraftigste jordvæsen. en gange 10 gange [29] . På det nuværende udviklingstrin, startende fra iltrevolutionen for omkring 2,4 milliarder år siden, eksisterer tholiner ikke på grund af den oxiderende egenskab ved frit ilt , som er en bestanddel af jordens atmosfære .

Uddannelse og ejendomme

Den teoretiske model forklarer dannelsen af ​​tholiner ved dissociation og ionisering af molekylært nitrogen og metan ved hjælp af energiske partikler og solstråling , dannelsen af ​​ethylen , ethan, acetylen , hydrogencyanid og andre små simple molekyler og små positive ioner, den videre dannelse af benzen og andre organiske molekyler, deres polymerisering og dannelsen af ​​en aerosol tungere molekyler, der kondenserer og bringes til planetoverfladen [ 30] .

Tholiner dannet ved lavt tryk har tendens til at indeholde nitrogenatomer i det indre af molekylet, mens tholiner dannet ved højt tryk er mere tilbøjelige til at lokalisere nitrogenatomer i enderne af molekylet [31] .

En gruppe franske videnskabsmænd opnåede omkring 200 varianter af tholiner i specielle reaktorer , der simulerer Titans atmosfære . Det er endnu ikke fuldt ud forstået på hvilken måde stoffer er bygget op. Resultatet af analysen af ​​kulstofisotopforholdet var uventet. Tholinerne opnået i laboratoriet var ikke beriget med lette isotoper på trods af kompleksiteten af ​​molekylerne selv . Selvom det er kendt, at lettere isotoper af kemiske grundstoffer er mere villige til at reagere og bygge molekyler hurtigere [10] .

Tholinerne kan fungere som et effektivt UV -skjold , der beskytter den planetariske overflade og kan endda danne aminosyrer på planetens overflade [32] . I et af forsøgene blev en prøve af tholiner bestrålet med bløde røntgenstråler , hvorefter adenin , som er en bestanddel af DNA , blev fundet i prøven [3] . Til infrarød stråling er tholiner praktisk talt transparente [10] .

I et (temmelig trivielt) simuleret miljø af jovianske tholiner, opnået i et eksperiment af Carl Sagan , blev 4-ring chrysen fundet , og polycykliske aromatiske carbonhydrider med 4 eller flere benzenringe , sjældnere med færre ringe, er fremherskende for denne blanding [ 24] . PAH'er er til gengæld meget simplere forbindelser end tholiner [33] .

En lang række jordbakterier er i stand til at bruge tholiner som deres eneste kulstofkilde . Formentlig var tholiner den primære mikrobielle føde for heterotrofe mikroorganismer før fremkomsten af ​​autotrofer [34] . Der er teoretiske beregninger, baseret på hvilke mikrober, der muligvis findes på Titan, spiser tholiner, der falder på dem fra himlen [35] [36] .

Tholins uden for solsystemet

Tholiner er blevet fundet i den protoplanetariske skive , der omgiver den 8 millioner år gamle stjerne HR 4796 A, der ligger 220 lysår fra Jorden. Det nær - infrarøde kamera og multi -objekt spektroskopet af Hubble Space Telescope [37] blev brugt til detektion . Seks måneder senere viste en anden gruppe videnskabsmænd, at et ret tæt spektralmønster, ligesom tholins, kan opnås fra små porøse partikler fra almindelige varianter af kosmisk støv ( amorfe silikater , amorft jern og vandis ), hvilket indikerer, at tilstedeværelsen af komplekse organiske forbindelser i HR 4796A-drevet er valgfrit [38] .

Se også

Noter

  1. ↑ P. Ehrenfreund, J. J. Boon, J. Commandeur, C. Sagan et al. Analytiske pyrolyseeksperimenter af Titan-aerosolanaloger som forberedelse til Cassini Huygens-missionen  //  Advances in Space Research : rec. videnskabelig magasin . - Elsevier , 1995. - Vol. 15 , nr. 3 . - s. 335-342 . — ISSN 0273-1177 . - doi : 10.1016/S0273-1177(99)80105-7 . Arkiveret fra originalen den 24. september 2015. . — ( PDF Arkiveret 29. april 2014 på Wayback Machine ).
  2. ↑ V. Bednyakov, M. Nazarenko. Om skjult stof, kosmisk kulstof og betingelserne for fremkomsten af ​​liv på Jorden  // Viden er magt  : videnskabelig-pop. tidsskrift / red. I. Virko. — M. . - Udstedelse. 2010 , nr. 04 . — ISSN 0130-1640 . Arkiveret fra originalen den 6. oktober 2013.
  3. ↑ 1 2 Sergio Pilling, Diana PP Andrade, Álvaro C. Neto, Roberto Rittner og Arnaldo Naves de Brito. DNA Nucleobase Synthesis at Titan Atmosphere Analog by Soft X-rays  (engelsk)  // Journal of Physical Chemistry A  : op. videnskabelig magasin . - 2009. - Bd. 113 , nr. 42 . - S. 11161-11166 . — ISSN 1089-5639 . doi : 10.1021 / jp902824v . - arXiv : 0906.3675v1 . .
  4. ↑ 1 2 3 J. H. Waite Jr., D.T. Young, T.E. Cravens et al. The Process of Tholin Formation in Titan's Upper Atmosphere  (engelsk)  // Science  : op. videnskabelig magasin . - 2007. - Bd. 316 , nr. 5826 . - S. 870-875 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1139727 . Arkiveret fra originalen den 24. september 2015. . — ( PDF Arkiveret 29. april 2014 på Wayback Machine ).
  5. ↑ Bill Steele. Fra attogrammer til Daltons: Cornell NEMS-enhed detekterer massen af ​​et enkelt DNA-  molekyle . Cornell University (18. maj 2005). Hentet 13. maj 2012. Arkiveret fra originalen 12. september 2012.
  6. ↑ Aleinikova T. L., Avdeeva L. V., Andrianova L. E. et al. I. Strukturel organisation af nukleinsyrer // Biokemi: Lærebog. for universiteter / Ed. E. S. Severina. - 1. udg. - M. : GEOTAR-Media, 2003. - S. 141. - 779 s. — ISBN 5-9231-0254-4 . Arkiveret 14. april 2012 på Wayback Machine Arkiveret kopi (link utilgængeligt) . Hentet 13. maj 2012. Arkiveret fra originalen 14. april 2012.    (Russisk)  (Få adgang: 13. maj 2012)
  7. ↑ AMINOSYRER. PEPTIDER. PROTEINER (utilgængeligt link) . skole-sector.relarn.ru . Hentet 13. maj 2012. Arkiveret fra originalen 22. april 2012. 
  8. ↑ Neish, C. Dannelsen af ​​iltholdige molekyler i flydende vandmiljøer på Titans overflade (inviteret  ) . SAO/NASA Astrophysics Data System . Hentet 23. maj 2012. Arkiveret fra originalen 12. september 2012.
  9. ↑ Carl Sagan & BN Khare. Tholins: organisk kemi af interstellare korn og gas  (engelsk)  // Nature  : rev. videnskabelig magasin . - 1979. - Bd. 277 , nr. 5692 . - S. 102-107 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/277102a0 . Arkiveret fra originalen den 29. april 2014. .
  10. ↑ 1 2 3 Dissekere snavset på  Titan . ESA (1. juni 2007). — Åbning af Titans snavs. ( Oversættelse af artiklen  (russisk) på webstedet "Freescience - studiet af solsystemet" ). Hentet 27. februar 2012. Arkiveret fra originalen 12. september 2012.
  11. ↑ H. Boehnhardt, S. Bagnulo, K. Muinonen, M. A. Barucci, L. Kolokolova, E. Dotto og G.P. Tozzi. Overfladekarakterisering af 28978 Ixion (2001 KX76  )  // Astronomy and Astrophysics Letters  : op. videnskabelig magasin . - 2004. - Bd. 415 , nr. 2 . - P.L21-L25 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20040005 . Arkiveret fra originalen den 29. september 2013. .
  12. ↑ W. Reid Thompson, BGJPT Murray, BN Khare, Carl Sagan. Farvning og mørklægning af methanklatrat og andre is ved bestråling af ladede partikler: Anvendelser til det ydre solsystem  //  Journal of Geophysical Research  : op. videnskabelig magasin . - 1987. - Bd. 92 , nr. A13 . - P. 14933-14947 . — ISSN 0148-0227 . - doi : 10.1029/JA092iA13p14933 . - . — PMID 11542127 .
  13. ↑ W. M. Grundy, Mark W. Buie og J. R. Spencer. Spektroskopi af Pluto og Triton ved 3-4 mikron: mulige beviser for bred fordeling af ikke-flygtige faste stoffer  //  The Astronomical Journal  : op. videnskabelig magasin . - IOP Publishing , 2002. - Vol. 124 , nr. 4 . - P. 2273-2278 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/342933 . - .
  14. ↑ Lucy Ann Adams McFadden, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. Encyclopedia of the Solar System . - 2. udg. - Amsterdam , Boston : Academic Press , 2007. - S.  483 -502. - ISBN 978-0-12-088589-3 .
  15. ↑ Smith, B.A.; Söderblom, L.A.; Beebe, A.; Bliss, D.; Boyce, JM; Brahic, A.; Briggs, G.A.; Brown, RH et al. Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results  (engelsk)  // Science  : rev. videnskabelig magasin . - 1986. - Bd. 223 , nr. 4759 . - S. 43-64 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.233.4759.43 . - . — PMID 17812889 . Arkiveret fra originalen den 24. september 2015.
  16. ↑ Chadwick A. Trujillo, Michael E. Brown, David L. Rabinowitz og Thomas R. Geballe. Nær-infrarøde overfladeegenskaber af de to i sig selv lyseste mindre planeter: (90377) Sedna og (90482) Orcus  //  The Astrophysical Journal  : op. videnskabelig magasin . - IOP Publishing , 2005. - Vol. 627 , nr. 2 . - S. 1057-1065 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/430337 . - . - arXiv : astro-ph/0504280v1 . .
  17. ↑ JP Emery, CM Dalle Ore, DP Cruikshank, YR Fernandez, DE Trilling og JA Stansberry. Ices on (90377) Sedna: bekræftelse og kompositionsmæssige begrænsninger  //  Astronomi og astrofysik  : Revideret. videnskabelig magasin . - EDP Sciences , 2007. - Vol. 466 , nr. 1 . - S. 395-398 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20067021 . - .
  18. ↑ MA Barucci, DP Cruikshank, E. Dotto, F. Merlin, F. Poulet, C. Dalle Ore, S. Fornasier og C. de Bergh. Er Sedna endnu en Triton?  (engelsk)  // Astronomi og astrofysik  : op. videnskabelig magasin . - EDP Sciences , 2005. - Vol. 439 , nr. 2 . -P.L1- L4 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:200500144 . - .
  19. ↑ C. de Bergh, A. Delsanti, G. P. Tozzi, E. Dotto, A. Doressoundiram og M. A. Barucci. Overfladen af ​​det transneptunske objekt 90482 Orcus  // Astronomy and Astrophysics  : op  . videnskabelig magasin . - EDP Sciences , 2005. - Vol. 437 , nr. 3 . - S. 1115-1120 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20042533 . - . Arkiveret fra originalen den 5. februar 2012.
  20. ↑ ME Brown, KM Barkume, GA Blake, EL Schaller, DL Rabinowitz, HG Roe og CA Trujillo. Metan og etan på det lyse Kuiperbælteobjekt 2005 FY9  //  The Astronomical Journal  : op. videnskabelig magasin . - IOP Publishing , 2007. - Vol. 133 , nr. 1 . - S. 284-289 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/509734 . - .
  21. ↑ J. Licandro, E. Oliva og M. Di Martino. NICS-TNG infrarød spektroskopi af trans-neptunske objekter 2000 EB173 og 2000 WR106  //  Astronomy and Astrophysics  : op. videnskabelig magasin . - EDP Sciences , 2001. - Vol. 373 , nr. 3 . - P.L29-L32 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20010758 . - . Arkiveret fra originalen den 4. oktober 2017.
  22. ↑ F. Pouleta, JN Cuzzib. Sammensætningen af ​​Saturns ringe  (engelsk)  // Icarus  : op. videnskabelig magasin . - 2002. - Bd. 160 , nr. 2 . - S. 350-358 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1006/icar.2002.6967 . — . Arkiveret fra originalen den 9. september 2018.
  23. ↑ Nicholson, P.D. og 16 medforfattere. Et nærmere kig på Saturns ringe med Cassini VIMS  // Icarus  : op  . videnskabelig magasin . - 2008. - Bd. 193 , nr. 1 . - S. 182-212 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/j.icarus.2007.08.036 . - . Arkiveret fra originalen den 28. juni 2014.
  24. ↑ 1 2 3 Sagan, C. et al. Polycykliske aromatiske carbonhydrider i atmosfæren af ​​Titan og Jupiter  (engelsk)  // The Astrophysical Journal  : op. videnskabelig magasin . - IOP Publishing , 1993. - Vol. 414 , nr. 1 . - S. 399-405 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/173086 . - . Arkiveret fra originalen den 21. januar 2022. .
  25. ↑ BN Khare, Carl Sagan . Organiske faste stoffer fremstillet ved elektrisk udladning i reducerende atmosfærer: Tholin molekylær analyse  (engelsk)  // Icarus  : op. videnskabelig magasin . - 1981. - Bd. 48 , nr. 2 . - S. 290-297 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/0019-1035(81)90110-X . Arkiveret fra originalen den 24. september 2015. . (s. 296: Citat: “[...]Men termisk og strålingsnedbrydning af materialet vil sandsynligvis gøre nogle af molekylerne rapporteret i tabel I og II tilgængelige, både i Jupiters og Saturns atmosfærer og i det interstellare medium, til passende spektralanalyse. [... ] ”
  26. ↑ T. B. McCord et al. Organics and Other Molecules in the Surfaces of Callisto and Ganymede  (engelsk)  // Science  : op. videnskabelig magasin . - 1997. - Bd. 278 , nr. 5336 . - S. 271-275 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.278.5336.271 . Arkiveret fra originalen den 24. september 2015. . — ( PDF Arkiveret 29. april 2014 på Wayback Machine ).
  27. ↑ Abiogenetiske begreber om livets oprindelse: en introduktion . BIOLOGI OG MEDICIN . Hentet 13. maj 2012. Arkiveret fra originalen 2. juni 2012.
  28. ↑ Lyn // Collier Encyclopedia. - Åbent samfund . - 2000.
  29. ↑ JUPITER SAVNER LYNET: OG VARMER SIG . Populær mekanik (15. oktober 2007). Dato for adgang: 13. maj 2012. Arkiveret fra originalen 9. december 2012.
  30. ↑ David Darling. tholin  (engelsk) . The Encyclopedia of Science (af David Darling ). - Tholins i David Darlings Encyclopedia of Science. Hentet 14. februar 2012. Arkiveret fra originalen 28. februar 2012.
  31. ↑ Megan McGuigan.; Sacks, Richard D. Omfattende todimensionel gaskromatografiundersøgelse af tholinprøver ved hjælp af pyrolyseindløb og TOF-MS-detektion  (  utilgængeligt link) . University of Michigan . — Omfattende todimensionelle gaskromatografiske undersøgelser af tholinprøver. Hentet 14. februar 2012. Arkiveret fra originalen 12. september 2012.
  32. ↑ Steve Down. Måner over Titans  atmosfære . Massespektrometri - Base Peak - Internettets førende massespektrometriressource (15. oktober 2006). — At gå gennem Titans atmosfære. Hentet 14. februar 2012. Arkiveret fra originalen 12. september 2012.
  33. ↑ Dougherty, Michele; Esposito, Larry. Saturn fra Cassini-Huygens / Ed. Krimigis, Stamatios. - 2009. - S.  499 . — 805 s. - ISBN 978-1-4020-9216-9 .
  34. ↑ Stoker, C.R.; Boston, PJ; Mancinelli, R.L.; Segal, W.; Khare, BN; Sagan, C. Microbial metabolism of tholin  (engelsk)  // Icarus  : op. videnskabelig magasin . - 1990. - Bd. 85 , nr. 1 . - S. 241-256 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/0019-1035(90)90114-O . - . Arkiveret fra originalen den 30. april 2019. .
  35. ↑ Leonid Popov. NASA om Saturn. Del seks: Key Findings and Future Scoop (link utilgængeligt) . Membrana (25. juli 2005). — Baseret på Christopher McKays arbejde og Heather Smith . Dato for adgang: 27. februar 2012. Arkiveret fra originalen 19. november 2011.
  36. ↑ Livet på Titan: Alt er ikke tabt . Elementy.ru (25. juli 2005). — Tilpasset fra New Scientist SPACE . Hentet 27. februar 2012. Arkiveret fra originalen 12. september 2012.
  37. ↑ John H. Debes, Alycia J. Weinberger, Glenn Schneider. Complex Organic Materials in the Circumstellar Disk of HR 4796A  //  The Astrophysical Journal  : op. videnskabelig magasin . - IOP Publishing , 2008. - Vol. 673 , nr. 2 . - S. 1191-1194 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/527546 . - arXiv : 0712.3283 . .
  38. ↑ M. Köhler, I. Mann og Aigen Li. Komplekse organiske materialer i HR 4796A disken?  (engelsk)  // The Astrophysical Journal  : op. videnskabelig magasin . - IOP Publishing , 2008. - Vol. 686 , nr. 2 . - P.L95-L98 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/592961 . - arXiv : 0808.4113v1 . .

Links