.NASA Discovers “Very Weird” Molecule in Titan’s Atmosphere
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.NASA Discovers “Very Weird” Molecule in Titan’s Atmosphere
NASA, 타이탄 대기에서 "매우 이상한" 분자 발견
Lonnie Shekhtman, NASA Goddard 우주 비행 센터2020년 10월 28일
토성의 위성 타이탄 적외선 토성의 위성 타이탄의 적외선 이미지는 얼음 위성 표면의 가장 선명한 글로벌 뷰 중 일부를 나타냅니다. 이 뷰는 NASA의 카시니 우주선에 탑재된 시각 및 적외선 매핑 분광기 장비가 수집한 13년간의 데이터를 사용하여 만들어졌습니다. 출처: NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona NASA
과학자들은 타이탄 대기에서 다른 어떤 대기에서도 발견되지 않은 분자를 발견했습니다. 사실, 많은 화학자들은 아마도 그것에 대해 거의 들어보지 못했거나 그것을 어떻게 발음해야 할지 모를 것입니다: 시클로프로페닐리덴, 또는 C 3 H 2 . 과학자들은 이 간단한 탄소 기반 분자가 타이탄에서 가능한 생명을 형성하거나 공급할 수 있는 더 복잡한 화합물의 전구체일 수 있다고 말합니다
타이탄 표면의 첫 번째 컬러 뷰 이 이미지는 2005년 1월 14일 유럽 우주국의 하위헌스 탐사선이 타이탄 표면에 성공적으로 하강하는 동안 반환한 것입니다. 이것은 타이탄 표면의 실제 색상을 더 잘 나타내기 위해 반사 스펙트럼 데이터를 추가하기 위해 처리된 컬러 뷰입니다. 출처: NASA/JPL/ESA/University of Arizona
연구자들은 칠레 북부의 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열( ALMA ) 로 알려진 전파 망원경 관측소를 사용하여 C 3 H 2 를 발견했습니다. 그들은 망원경이 수집한 고유한 빛 신호 스펙트럼을 걸러내는 동안 탄소와 수소로 구성된 C 3 H 2 를 발견했습니다 . 이는 분자가 방출하거나 흡수한 에너지로 타이탄 대기의 화학적 구성을 보여주었습니다. "제가 사이클로프로페닐리덴을 보고 있다는 것을 깨달았을 때, 제 첫 생각은 '음, 이건 정말 예상치 못한 일이네'였습니다."
메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 행성 과학자이자 ALMA 탐색을 이끈 코너 닉슨의 말입니다. 그의 팀의 연구 결과는 2020년 10월 15일 Astronomical Journal 에 게재되었습니다 . 과학자들은 은하계 전역의 주머니에서 C 3 H 2를 발견했지만 , 대기에서 발견한 것은 놀라운 일이었습니다. 그 이유는 시클로프로페닐리덴이 접촉하는 다른 분자와 쉽게 반응하여 다른 종을 형성할 수 있기 때문입니다 . 천문학자들은 지금까지 별계 사이에 떠다니는 가스와 먼지 구름에서만 C 3 H 2를 발견했습니다.
다시 말해, 많은 화학 반응을 촉진하기에는 너무 차갑고 확산된 영역입니다. 하지만 타이탄과 같은 짙은 대기는 화학 활동의 벌집입니다. 과학자들이 NASA의 차기 Dragonfly 임무 의 목적지인 이 달에 관심을 갖는 주요 이유입니다 . 닉슨의 팀은 타이탄에서 소량의 C3H2를 식별할 수 있었는데, 아마도 달 대기 의 상층을 살펴보았기 때문일 것입니다. 그곳에는 C3H2가 상호 작용할 다른 가스가 적습니다 .
과학자 들은 아직 시클로프로페닐리덴 이 타이탄 대기에는 나타나지만 다른 대기에는 나타나지 않는 이유를 알지 못합니다. 닉슨은 "타이탄은 우리 태양계에서 독특한 곳입니다."라고 말했습니다. "타이탄은 새로운 분자의 보고임이 입증되었습니다." 토성 의 62개 위성 중 가장 큰 타이탄은 흥미로운 세계로 , 어떤 면에서는 우리가 발견한 지구와 가장 비슷합니다. 태양계의 다른 위성과는 달리(200개가 넘습니다) 타이탄은 지구보다 4배 더 밀도가 높은 두꺼운 대기, 구름, 비, 호수, 강, 심지어 지하에 염분이 있는 바다까지 있습니다. 타이탄의 대기는 지구의 대기와 마찬가지로 대부분 질소로 구성되어 있으며, 약간의 메탄이 포함되어 있습니다. 메탄과 질소 분자가 태양의 눈부심 아래에서 분해되면, 그 구성 원자는 과학자들을 사로잡고 이 달을 태양계의 현재 또는 과거 생명체를 찾는 NASA의 가장 중요한 목표 목록의 맨 위에 올려놓은 복잡한 유기 화학의 망을 풀어놓았습니다.
캘리포니아 패서디나에 있는 NASA 제트 추진 연구소( JPL )의 수석 연구 과학자이자 타이탄 전문가인 로잘리 로페스는 "타이탄이 거주 가능한지 알아내려고 합니다."라고 말했습니다. "그래서 우리는 대기에서 어떤 화합물이 표면으로 나오는지 알고 싶고, 그 물질이 얼음 껍질을 통과해 아래의 바다로 갈 수 있는지 알고 싶습니다. 왜냐하면 우리는 바다가 거주 가능한 조건이라고 생각하기 때문입니다."
타이탄 표면에 놓여 있을 수 있는 분자 유형은 지구에서 생명의 구성 요소를 형성한 것과 동일할 수 있습니다. 38억~25억 년 전, 지구의 공기가 산소 대신 메탄으로 가득 찼던 타이탄의 역사 초기에는 이곳의 조건이 오늘날 타이탄의 조건과 비슷했을 수 있다고 과학자들은 추측합니다. NASA Goddard의 천체생물학자인 멜리사 트레이너는 "타이탄은 생명체가 이곳에 자리 잡았을 때의 고대 지구와 비슷한 화학을 볼 수 있는 실제 실험실이라고 생각합니다."라고 말했습니다. 트레이너는 Dragonfly 임무의 부수석 연구원이자 타이탄 표면의 구성을 분석할 Dragonfly 회전익 항공기의 기기를 책임지고 있습니다. 트레이너는 "우리는 C3H2 보다 더 큰 분자 를 찾을 것입니다 . "라고 말하면서 "하지만 복잡한 유기 분자가 형성되어 표면으로 비처럼 내리는 화학 반응을 이해하기 위해 대기에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알아야 합니다.
Dragonfly는 토성의 가장 큰 위성인 타이탄의 화학 및 거주 가능성을 탐구하는 NASA 임무입니다. 출처: NASA의 Goddard Space Flight Center/ Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
사이클로프로페닐리덴은 지금까지 타이탄 대기에서 발견된 벤젠 외에 유일한 "순환" 또는 폐쇄 루프 분자입니다. C 3 H 2 가 현대 생물학적 반응에 사용되는 것으로 알려져 있지는 않지만 이와 같은 폐쇄 루프 분자는 생명의 유전 코드를 담고 있는 복잡한 화학 구조인 DNA 와 생명의 기능에 중요한 또 다른 화합물 인 RNA 의 핵염기의 골격 고리를 형성 하기 때문에 중요합니다. 닉슨과 함께 C 3 H 2 를 찾기 위해 작업한 고다드 천체생물학자인 알렉산더 텔렌은 "이들의 순환적 특성은 생물학적으로 중요한 분자를 만들 수 있는 화학의 추가 분야를 열어줍니다. " 라고 말했습니다 . Thelen과 Nixon과 같은 과학자들은 거대하고 매우 민감한 지구 기반 망원경을 사용하여 타이탄 대기에서 찾을 수 있는 가장 단순한 생명 관련 탄소 분자를 찾고 있습니다. 벤젠은 모든 행성 대기에서 발견되는 복잡한 고리 탄화수소 분자의 가장 작은 단위로 여겨졌습니다.
하지만 지금은 벤젠의 탄소 원자의 절반인 C 3 H 2가 그 자리를 차지한 것으로 보입니다. 닉슨의 팀은 2016년에 ALMA 천문대를 이용해 타이탄을 관찰했습니다. 그들은 이상한 화학적 지문을 발견하고 놀랐는데, 닉슨은 알려진 모든 분자 빛 신호의 데이터베이스를 검색하여 이를 시클로프로페닐리덴으로 식별했습니다. 황소자리 분자구름 타이탄 시클로프로페닐리덴 지금까지 시클로프로페닐리덴은 황소자리 분자 구름과 같은 가스와 먼지의 분자 구름에서만 발견되었습니다. 황소자리 분자 구름은 400광년 떨어진 별자리에 있는 별의 보육원입니다.
최근 NASA 고다드 과학자 코너 닉슨은 그의 팀과 함께 타이탄 대기에서 이 독특한 분자를 발견했습니다. 분자 구름 밖에서 발견된 것은 이번이 처음입니다. 시클로프로페닐리덴은 타이탄에서 발견된 벤젠을 제외한 유일한 폐쇄 루프 분자입니다. 폐쇄 루프 분자는 생명의 유전 코드를 담고 있는 복잡한 화학 구조인 DNA와 생명의 기능에 중요한 또 다른 화합물인 RNA의 핵염기의 골격 고리를 형성하기 때문에 중요합니다. 출처: 코너 닉슨/NASA 고다드 우주 비행 센터
연구자들이 실제로 이 특이한 화합물을 보고 있는지 다시 한 번 확인하기 위해 닉슨은 2004년과 2017년 사이에 타이탄을 127번이나 근접 비행한 NASA의 카시니 우주선의 데이터 분석에서 발표된 연구 논문을 면밀히 살폈습니다.
그는 토성 과 타이탄 주변의 화학 화합물을 탐지한 우주선의 기구가 자신의 새로운 결과를 확인할 수 있는지 알아보고 싶었습니다. (질량 분석기라고 불리는 이 기구는 과학자들이 여전히 알아내려고 노력 중인 타이탄의 많은 신비한 분자에 대한 단서를 포착했습니다.) 사실, 카시니는 같은 분자의 전기적으로 충전된 버전인 C 3 H 3 + 에 대한 증거를 발견했습니다 . 이것이 희귀한 발견이라는 점에서 과학자들은 시클로프로페닐리덴에 대해 더 많이 알아내고 이것이 타이탄 대기의 가스와 어떻게 상호 작용하는지 알아내려고 노력하고 있습니다.
"매우 이상한 작은 분자라서 고등학교 화학이나 학부 화학에서 배우는 종류는 아닐 겁니다." 타이탄에 반해 타이탄을 연구하기 위해 직업을 바꾸기 전에 제약 산업에서 일했던 JPL 행성 과학자 마이클 말라스카의 말이다. "지구에서는 마주칠 일이 아닐 겁니다." 하지만 말라스카는 C3H2와 같은 분자를 찾는 것이 타이탄 의 큰 그림을 보는 데 정말 중요하다고 말했습니다. "발견할 수 있는 모든 작은 조각과 부분 은 거기에서 일어나는 모든 일의 거대한 퍼즐을 조립하는 데 도움이 될 수 있습니다."
참고문헌: Conor A. Nixon, Alexander E. Thelen, Martin A. Cordiner, Zbigniew Kisiel, Steven B. Charnley, Edward M. Molter, Joseph Serigano, Patrick GJ Irwin, Nicholas A. Teanby, Yi-Jehng Kuan의 “Detection of Cyclopropenylidene on Titan with ALMA”, 2020년 10월 15일, The Astronomical Journal .
DOI: 10.3847/1538-3881/abb679
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2002GL016661
메모 2408241642
외계행성의 대기에 항간 분자물질이 존재한다는 것은 행성의 대기가 항간물질에서 유래되었다는 가설을 세울 수 있다. 타이탄에서 발견된 C 3 H 2 분자 사이클로프로페닐리덴은 지금까지 타이탄 대기에서 발견된 벤젠 외에 유일한 "순환" 또는 폐쇄 루프 분자이다.
현대 생물학적 반응에 사용되는 것으로 알려져 있지는 않지만, 이와 같은 폐쇄 루프 msbase.mode 분자는 생명의 유전 코드를 담고 있는 복잡한 화학 구조인 DNA 와 생명의 기능에 중요한 또 다른 화합물 인 RNA 의 핵염기의 골격 고리를 형성 하기 때문에 중요하다. 허허. 우주의 생명체는 항간의 폐쇄 qpeoms 분자 시스템으로 부터 확산된듯 하다.
Note 2408241642
The presence of interstellar molecules in the atmospheres of exoplanets suggests that the planet's atmospheres are derived from interstellar matter. The C3H2 molecule cyclopropenylidene discovered on Titan is the only "cyclic" or closed-loop molecule other than benzene discovered in the atmosphere of Titan so far.
Although not known to be used in modern biological reactions, such closed-loop msbase.mode molecules are important because they form the backbone of DNA, the complex chemical structure that contains the genetic code of life, and RNA, another compound that is important for the functioning of life. Hehe. Life in the universe seems to have spread from the closed qpeoms molecular systems of interstellar matter.
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