Русская Википедия:Толины

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Вещество

Файл:Structural chemical formula of tholins of Titan.svg
Предлагаемая формула субструктуры толинов Титана[1]

Толины (от Шаблон:Lang-grc — мутный, неясный) — органические вещества, линии поглощения которых обнаружены в спектрах многих ледяных тел внешней Солнечной системы. Считается, что они представляют собой смесь различных органических сополимеров, образованных в атмосфере из простых органических соединений, таких как метан и этан, под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Как полагают, толины являются химическими предшественниками жизни[2]. Толины не образуются естественным образом на Земле на её современном этапе развития. Обычно обладают красновато-коричневым или коричневато-оранжевым[3] оттенком. Масса молекул толинов в атмосфере Титана достигает 8000 а. е. м.[4], для сравнения масса молекул ДНК от около 995,000 а. е. м. (в 124 раза больше)[5] до 109 а. е. м.[6], а пептидов до ~10 000 а. е. м.[7], однако, в отличие от них, толины являются более простыми, так как не формируются в присутствии кислорода[4], то есть не содержат данного элемента, имея общую формулу Шаблон:Химическая формулаxШаблон:Химическая формулаyШаблон:Химическая формулаz[8].

Термин «толин» был введен астрономом Карлом Саганом, чтобы описать вещество, полученное им в экспериментах Миллера — Юри с газовыми смесями, присутствующими в атмосфере Титана[9]. Данный термин не является определённо согласованным, но в целом часто употребляется для описания красноватых органических компонентов на планетарной поверхности.

Происхождение и нахождение

Файл:Titan Visible.jpg
Мутная дымка оранжеватого цвета в атмосфере Титана, содержащая толины[10]. Фотография в натуральных цветах зонда «Кассини».

«Титановые толины» и «тритоновые толины» являются органическим веществом с высоким содержанием азота, образовавшимся в результате облучения газовой смеси азота и метана, так как подавляющая часть атмосферного состава в обоих случаях приходится именно на азот, с небольшой примесью метана и пренебрежимо малой долей следов других газов. Этот атмосферный тип толинов отличается от «ледяных толинов», образующихся при облучении клатратов воды и органических соединений, таких как метан или этан. Плутино Иксион обладает данным составом[11] в высокой степени.

Поверхности комет[12], кентавров и некоторых ледяных лун внешней Солнечной системы, таких как Тритон[13][14] или Умбриэль[15], содержат залежи разновидностей как атмосферного типа толинов («титановых» и «тритоновых»), так и ледяных толинов. Некоторые транснептуновые объекты, такие как Седна[16][17][18], некоторые объекты из пояса Койпера, такие как Орк[19] или Макемаке[20], и некоторые плутино, как (38628) Huya[21], содержат толины. В кольцах Сатурна имеются следы примесей толинов в водяном льде[22][23].

Мутность и оранжево-красный цвет поверхности кентавров предположительно вызваны наличием толинов.

Файл:Jupiter on 2010-06-07 (captured by the Hubble Space Telescope).jpg
Коричневатый оттенок некоторых участков атмосферы Юпитера может быть вызван наличием толинов[24]. Фотография в натуральных цветах в видимом свете телескопа «Хаббл».

В результате эксперимента, проведённого Карлом Саганом и (довольно тривиально) симулирующего нижние слои атмосферы Юпитера, в ней предполагается наличие толинов[24]. Ранее высказывались предположения о наличии толинов как в атмосфере Юпитера, так и Сатурна[25]С. 296. На галилеевых спутниках Ганимеде и Каллисто предполагается наличие некоторого количества толинов на поверхности по результатам миссии КА «Галилео»[26].

Некоторые исследователи предполагают, что на развитие жизни на Земле на ранней стадии, возможно, повлияли кометы с высоким содержанием толинов, занёсшие сырьевой материал, необходимый для развития жизни, см. также Эксперимент Миллера — Юри, занимающийся данной проблемой. Следует заметить, что в эксперименте применялось напряжение до 60 кВ[27], в то время как напряжение молний в атмосфере Земли может достигать 1 ГВ[28], а молнии на Юпитере могут превышать энергию самых мощных земных в 10 раз[29]. На современном этапе развития, начиная с кислородной революции около 2,4 млрд лет назад, толины не существуют из-за окисляющего свойства свободного кислорода, являющегося компонентом земной атмосферы.

Образование и свойства

Файл:Formation of tholins in Titan's upper atmosphere-ru.svg
Схема образования толинов в атмосфере Титана на высоте ~1000 км[4].

Теоретическая модель объясняет формирование толинов диссоциацией и ионизацией молекулярного азота и метана энергетичными частицами и солнечным излучением, формированием этилена, этана, ацетилена, цианистого водорода и других маленьких простых молекул и маленьких положительных ионов, дальнейшим формированием бензола и других органических молекул, их полимеризацией и формированием аэрозоля более тяжёлых молекул, которые сгущаются и выносятся на планетарную поверхность[30].

Толины, сформировавшиеся при низком давлении, склонны содержать атомы азота во внутренней части молекулы, в то время как для толинов, сформировавшихся при высоком давлении, более вероятно местонахождение атомов азота на окончаниях молекулы[31].

Группой французских учёных были получены около 200 разновидностей толинов в специальных реакторах, симулирующих атмосферу Титана. Пока не до конца понятно, по какому пути вещества строятся. Результат анализа коэффициента изотопов углерода оказался неожиданным. Толины, полученные в лабораторных условиях, не были обогащены лёгкими изотопами, несмотря на сложность самих молекул. Хотя известно, что более лёгкие изотопы химических элементов более охотно вступают в реакции и быстрее строят молекулы[10].

Толины могут выступать в качестве эффективного экрана от ультрафиолетового излучения, защищая планетарную поверхность, а также, возможно, могут даже формировать аминокислоты на поверхности планеты[32]. В одном из экспериментов проба толинов облучалась мягким рентгеновским излучением, после чего в пробе был обнаружен аденин, являющийся составным элементом ДНК[3]. Для инфракрасного излучения толины практически прозрачны[10].

В (довольно тривиально) просимулированной среде юпитерианских толинов, полученных в эксперименте Карлом Саганом, был обнаружен 4-кольцовый хризен, a преобладающими для данной смеси являются полициклические ароматические углеводороды с 4 и более бензольными кольцами, реже с меньшим количеством колец[24]. ПАУ в свою очередь являются гораздо более простыми соединениями, нежели толины[33].

Широкое разнообразие почвенных бактерий в состоянии использовать толины в качестве их единственного источника углерода. Предположительно, толины были первичной микробной едой для гетеротрофных микроорганизмов перед появлением автотрофов[34]. Существуют теоретические расчёты, исходя из которых микробы, возможно существующие на Титане, употребляют в пищу толины, падающие на них с неба[35][36].

Толины за пределами Солнечной системы

Толины были обнаружены в протопланетном диске, окружающем звезду HR 4796 A возрастом 8 миллионов лет, расположенную в 220 световых годах от Земли. Для обнаружения использовалась камера ближней инфракрасной области и многообъектный спектроскоп космического телескопа Хаббл[37]. Полугодом позже, другая группа учёных показала, что довольно близкая спектральная картина, как от толинов, может получаться от мелких пористых частичек из обычных разновидностей космической пыли (аморфные силикаты, аморфное железо и водный лёд), указывая тем самым на то, что наличие сложных органических соединений в диске HR 4796A не является обязательным[38].

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Статья. — (PDF Шаблон:Wayback).
  2. ↑ Шаблон:Статья
  3. ↑ 3,0 3,1 Шаблон:Статья.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Шаблон:Статья. — (PDF Шаблон:Wayback).
  5. ↑ Шаблон:Cite web
  6. ↑ Шаблон:Книга Шаблон:Wayback Шаблон:Cite web Шаблон:Ref-ru Шаблон:V
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Статья.
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Шаблон:Cite web
  11. ↑ Шаблон:Статья.
  12. ↑ Шаблон:Статья
  13. ↑ Шаблон:Статья
  14. ↑ Шаблон:Книга
  15. ↑ Шаблон:Статья
  16. ↑ Шаблон:Статья.
  17. ↑ Шаблон:Статья
  18. ↑ Шаблон:Статья
  19. ↑ Шаблон:Статья
  20. ↑ Шаблон:Статья
  21. ↑ Шаблон:Статья
  22. ↑ Шаблон:Статья
  23. ↑ Шаблон:Статья
  24. ↑ 24,0 24,1 24,2 Шаблон:Статья.
  25. ↑ Шаблон:Статья. (С. 296: Цитата: «[…]However, thermal and radiation degradation of the material is likely to make some of the molecules reported in Tables I and II accessible, both in the atmospheres of Jupiter and Saturn and in the interstellar medium, to appropriate spectral analysis.[…]» Перевод: «[…]Тем не менее, тепловая и радиационная деградация материала, вероятно, поспособствует применению спектрального анализа в отношении некоторых молекул представленных в Таблицах I и II, как в атмосферах Юпитера и Сатурна так и в межзвездной среде.[…]»)
  26. ↑ Шаблон:Статья. — (PDF Шаблон:Wayback).
  27. ↑ Шаблон:Cite web
  28. ↑ Шаблон:Книга
  29. ↑ Шаблон:Cite web
  30. ↑ Шаблон:Cite web
  31. ↑ Шаблон:Cite web
  32. ↑ Шаблон:Cite web
  33. ↑ Шаблон:Книга
  34. ↑ Шаблон:Статья.
  35. ↑ Шаблон:Cite web
  36. ↑ Шаблон:Cite web
  37. ↑ Шаблон:Статья.
  38. ↑ Шаблон:Статья.
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Толины&oldid=10937049