Tolin

Tolin
General
Chim. formulă C x H y N z
Proprietăți fizice
Masă molară ~8000 g/ mol
Siguranță
NFPA 704 NFPA 704 diamant în patru culori ? ? ?
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Tolinurile (din altă greacă θολός  - tulbure, obscure) sunt substanțe organice ale căror linii de absorbție se găsesc în spectrele multor corpuri de gheață ale sistemului solar exterior . Se crede că aceștia sunt un amestec de diferiți copolimeri organici formați în atmosferă din compuși organici simpli, cum ar fi metanul și etanul , sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare . Se crede că tolinurile sunt precursorii chimici ai vieții [2] . Tholins nu se formează în mod natural pe Pământ în stadiul actual de dezvoltare. De obicei, au o nuanță maro-roșcată sau maro-portocalie [3] . Masa de molecule de toline din atmosfera Titanului atinge 8000 amu . m. [4] , spre comparație, masa moleculelor de ADN de la aproximativ 995.000 a.u. e.m. (de 124 de ori mai mult) [5] până la 10 9 a.u. m.u. [6] și peptide până la ~10.000 u.a. e.m. [7] , însă, spre deosebire de acestea, tolinele sunt mai simple, întrucât nu se formează în prezența oxigenului [4] , adică nu conțin acest element , având formula generală C x H y N z [8 ] .

Termenul „tholin” a fost inventat de astronomul Carl Sagan pentru a descrie substanța pe care a obținut-o în experimentele Miller-Urey cu amestecuri de gaze prezente în atmosfera lui Titan [9] . Termenul nu este de acord cu siguranță, dar este folosit în general pentru a descrie componentele organice roșiatice de pe suprafața planetară.

Origine și locație

„ Tholinul de titan ” și „ Tholinul de triton ” sunt materii organice cu un conținut ridicat de azot , formate ca urmare a iradierii unui amestec gazos de azot și metan, deoarece majoritatea covârșitoare a compoziției atmosferice în ambele cazuri cade pe azot, cu un mic amestec de metan și o fracțiune neglijabilă de urme de alte gaze. Acest tip atmosferic de tolină este diferit de „ tholinurile de gheață ” formate prin iradierea clatraților de apă și a compușilor organici precum metanul sau etanul. Plutino Ixion are această compoziție [11] într-un grad ridicat.

Suprafețele cometelor [12] , centaurilor și ale unor luni înghețate ale sistemului solar exterior, cum ar fi Triton [13] [14] sau Umbriel [15] , conțin depozite atât de toline de tip atmosferic („titan” și „tritonic”. ”) și tolini înghețați. Unele obiecte trans-neptuniene precum Sedna [16] [17] [18] , unele obiecte din centura Kuiper precum Orcus [19] sau Makemake [20] și unele plutino precum (38628) Huya [21] conțin tolini. Inelele lui Saturn conțin urme de tolin în gheața de apă [22] [23] .

Turbiditatea și culoarea portocalie-roșu a suprafeței centaurilor se datorează probabil prezenței tolinilor.

Ca urmare a unui experiment realizat de Carl Sagan și (mai degrabă banal) simulând straturile inferioare ale atmosferei lui Jupiter , se presupune prezența tolinelor în acesta [24] . Anterior, s-au făcut presupuneri cu privire la prezența tolinelor atât în ​​atmosfera lui Jupiter, cât și a lui Saturn [25] S. 296 . Pe sateliții galileeni Ganymede și Callisto , prezența unei anumite cantități de tolini la suprafață este presupusă conform rezultatelor misiunii Galileo [26] .

Unii cercetători sugerează că dezvoltarea timpurie a vieții pe Pământ ar fi putut fi influențată de cometele bogate în tolin care aduc materia primă necesară dezvoltării vieții , vezi și Experimentul Miller-Urey care se ocupă de această problemă. Trebuie remarcat faptul că tensiunea folosită în experiment a fost de până la 60 kV [27] , în timp ce tensiunea fulgerelor din atmosfera Pământului poate ajunge la 1 GV [28] , iar fulgerul de pe Jupiter poate depăși energia celui mai puternic terestru. câte de 10 ori [29] . În stadiul actual de dezvoltare, începând cu revoluția oxigenului de acum aproximativ 2,4 miliarde de ani, tolinele nu există din cauza proprietății oxidante a oxigenului liber , care este o componentă a atmosferei pământului .

Educație și proprietăți

Modelul teoretic explică formarea tolinelor prin disocierea și ionizarea azotului molecular și a metanului prin particule energetice și radiații solare , formarea etilenei , etanului, acetilenei , cianurii de hidrogen și a altor molecule simple mici și ioni pozitivi mici, formarea ulterioară a benzenul și alte molecule organice, polimerizarea lor și formarea unui aerosol molecule mai grele care se condensează și sunt aduse la suprafața planetară [30] .

Tolinile formate la presiune scăzută tind să conțină atomi de azot în interiorul moleculei, în timp ce tolinele formate la presiune înaltă au mai multe șanse să localizeze atomi de azot la capetele moleculei [31] .

Un grup de oameni de știință francezi a obținut aproximativ 200 de soiuri de toline în reactoare speciale care simulează atmosfera Titanului. Nu este încă pe deplin înțeles în ce fel sunt construite substanțele. Rezultatul analizei raportului izotopilor de carbon a fost neașteptat. Tolinele obținute în laborator nu au fost îmbogățite în izotopi de lumină, în ciuda complexității moleculelor în sine . Deși se știe că izotopii mai ușori ai elementelor chimice sunt mai dispuși să reacționeze și să construiască molecule mai repede [10] .

Tolinile pot acționa ca un scut UV eficient , protejând suprafața planetei și chiar pot forma aminoacizi pe suprafața planetei [32] . Într-unul dintre experimente, o probă de toline a fost iradiată cu raze X moi , după care a fost găsită în probă adenina , care este un element constitutiv al ADN -ului [3] . Pentru radiația infraroșie, tolinele sunt practic transparente [10] .

Într-un mediu simulat (mai degrabă trivial) de tolini jovieni, obținut într-un experiment de Carl Sagan , s-a găsit crisena cu 4 inele , iar pentru acest amestec sunt predominante hidrocarburile aromatice policiclice cu 4 sau mai multe inele benzenice , mai rar cu mai puține inele . 24] . HAP , la rândul lor, sunt compuși mult mai simpli decât tolinele [33] .

O mare varietate de bacterii din sol sunt capabile să folosească tolinul ca unică sursă de carbon . Probabil, tolinele au fost hrana microbiană principală pentru microorganismele heterotrofe înainte de apariția autotrofelor [34] . Există calcule teoretice, pe baza cărora microbii, posibil existenți pe Titan, mănâncă tolini care cad pe ei din cer [35] [36] .

Tholins în afara sistemului solar

Tholins au fost găsiți în discul protoplanetar din jurul stelei HR 4796 A, veche de 8 milioane de ani, situată la 220 de ani lumină de Pământ. Camera în infraroșu apropiat și spectroscopul multi- obiect al telescopului spațial Hubble [37] au fost folosite pentru detectare . Șase luni mai târziu, un alt grup de oameni de știință a arătat că un model spectral destul de apropiat, precum cel al tolinelor, poate fi obținut din particule poroase mici din varietăți comune de praf cosmic ( silicați amorfi , fier amorf și gheață de apă ), indicând astfel că prezența de conexiuni organice complexe în drive-ul HR 4796A este opțional [38] .

Vezi și

Note

  1. ↑ P. Ehrenfreund, J. J. Boon, J. Commandeur, C. Sagan et al. Experimente de piroliză analitică a analogilor de aerosoli Titan în pregătire pentru misiunea Cassini Huygens  //  Progrese în cercetarea spațială : rec. științific revista . - Elsevier , 1995. - Vol. 15 , nr. 3 . - P. 335-342 . — ISSN 0273-1177 . - doi : 10.1016/S0273-1177(99)80105-7 . Arhivat din original pe 24 septembrie 2015. . — ( PDF Arhivat 29 aprilie 2014 la Wayback Machine ).
  2. ↑ V. Bednyakov, M. Nazarenko. Despre materia ascunsă, carbonul cosmic și condițiile pentru apariția vieții pe Pământ  // Cunoașterea este putere  : științific-pop. jurnal / Ed. I. Virko. — M. . - Problemă. 2010 , nr 04 . — ISSN 0130-1640 . Arhivat din original pe 6 octombrie 2013.
  3. ↑ 1 2 Sergio Pilling, Diana PP Andrade, Álvaro C. Neto, Roberto Rittner și Arnaldo Naves de Brito. Sinteza nucleobazelor ADN la analogul atmosferei Titan prin raze X moi  (engleză)  // Journal of Physical Chemistry A  : op. științific revista . - 2009. - Vol. 113 , nr. 42 . - P. 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 și colab. Procesul de formare a Tholinului în atmosfera superioară a lui Titan  (engleză)  // Știință  : op. științific revista . - 2007. - Vol. 316 , nr. 5826 . - P. 870-875 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1139727 . Arhivat din original pe 24 septembrie 2015. . — ( PDF Arhivat 29 aprilie 2014 la Wayback Machine ).
  5. ↑ Bill Steele. De la attograme la Daltons: dispozitivul Cornell NEMS detectează masa unei singure  molecule de ADN . Universitatea Cornell (18 mai 2005). Preluat la 13 mai 2012. Arhivat din original la 12 septembrie 2012.
  6. ↑ Aleinikova T. L., Avdeeva L. V., Andrianova L. E. și colab. I. Structural organization of nucleic acids // Biochimie: Manual. pentru universități / Ed. E. S. Severina. - Ed. I. - M. : GEOTAR-Media, 2003. - S. 141. - 779 p. — ISBN 5-9231-0254-4 . Arhivat 14 aprilie 2012 la Wayback Machine Copie arhivată (link indisponibil) . Consultat la 13 mai 2012. Arhivat din original la 14 aprilie 2012.    (rusă)  (Accesat: 13 mai 2012)
  7. ↑ AMINOACIZI. PEPTIDE. PROTEINE (link inaccesibil) . şcoală-sector.relarn.ru . Consultat la 13 mai 2012. Arhivat din original la 22 aprilie 2012. 
  8. ↑ Neish, C. The Formation of Oxygen-Containing Molecules in Liquid Water Environments on the Surface of Titan (Invitat  ) . Sistemul de date pentru astrofizică SAO/NASA . Consultat la 23 mai 2012. Arhivat din original la 12 septembrie 2012.
  9. ↑ Carl Sagan și BN Khare. Tholins: chimia organică a cerealelor interstelare și a gazului  (engleză)  // Natura  : rev. științific revista . - 1979. - Vol. 277 , nr. 5692 . - P. 102-107 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/277102a0 . Arhivat din original pe 29 aprilie 2014. .
  10. ↑ 1 2 3 Disecarea murdăriei de pe  Titan . ESA (1 iunie 2007). — Deschiderea murdăriei lui Titan. ( Traducerea articolului  (rusă) de pe site-ul „Freescience - studiul sistemului solar” ). Consultat la 27 februarie 2012. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
  11. ↑ H. Boehnhardt, S. Bagnulo, K. Muinonen, M. A. Barucci, L. Kolokolova, E. Dotto și G. P. Tozzi. Caracterizarea suprafeței lui 28978 Ixion (2001 KX76  )  // Astronomy and Astrophysics Letters  : op. științific revista . - 2004. - Vol. 415 , nr. 2 . - P.L21-L25 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20040005 . Arhivat din original pe 29 septembrie 2013. .
  12. ↑ W. Reid Thompson, BGJPT Murray, BN Khare, Carl Sagan. Colorarea și întunecarea clatratului de metan și a altor gheață prin iradierea cu particule încărcate: aplicații la sistemul solar exterior  //  Journal of Geophysical Research  : op. științific revista . - 1987. - Vol. 92 , nr. A13 . - P. 14933-14947 . — ISSN 0148-0227 . - doi : 10.1029/JA092iA13p14933 . - Cod biblic . — PMID 11542127 .
  13. ↑ W. M. Grundy, Mark W. Buie și J. R. Spencer. Spectroscopy of Pluto and Triton at 3-4 Microni: Possible Evidence for Wide Distribution of Nevolatile Solids  //  The Astronomical Journal  : op. științific revista . - Editura IOP , 2002. - Vol. 124 , nr. 4 . - P. 2273-2278 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/342933 . - Cod biblic .
  14. ↑ Lucy Ann Adams McFadden, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. Enciclopedia Sistemului Solar . - Ed. a II-a. - Amsterdam , Boston : Academic Press , 2007. - P.  483 -502. - ISBN 978-0-12-088589-3 .
  15. ↑ Smith, B.A.; Soderblom, L.A.; Beebe, A.; Bliss, D.; Boyce, JM; Brahic, A.; Briggs, G.A.; Brown, RH şi colab. Voyager 2 în sistemul uranian: Imaging Science Results  (engleză)  // Science  : rev. științific revista . - 1986. - Vol. 223 , nr. 4759 . - P. 43-64 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.233.4759.43 . - Cod biblic . — PMID 17812889 . Arhivat din original pe 24 septembrie 2015.
  16. ↑ Chadwick A. Trujillo, Michael E. Brown, David L. Rabinowitz și Thomas R. Geballe. Proprietățile suprafeței în infraroșu apropiat ale celor două planete minore intrinsec cele mai strălucitoare: (90377) Sedna și (90482) Orcus  //  The Astrophysical Journal  : op. științific revista . - Editura IOP , 2005. - Vol. 627 , nr. 2 . - P. 1057-1065 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/430337 . - Cod biblic . - arXiv : astro-ph/0504280v1 . .
  17. ↑ JP Emery, CM Dalle Ore, DP Cruikshank, YR Fernandez, DE Trilling și JA Stansberry. Ices on (90377) Sedna: confirmare and compositional constraints  //  Astronomy and Astrophysics  : Revised. științific revista . - Științe EDP , 2007. - Vol. 466 , nr. 1 . - P. 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 și C. de Bergh. Sedna este un alt Triton?  (engleză)  // Astronomie și astrofizică  : op. științific revista . - Științe EDP , 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 și M. A. Barucci. Suprafaţa obiectului transneptunian 90482 Orcus  // Astronomie şi Astrofizică  : op  . științific revista . - Științe EDP , 2005. - Vol. 437 , nr. 3 . - P. 1115-1120 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20042533 . - . Arhivat din original pe 5 februarie 2012.
  20. ↑ ME Brown, KM Barkume, GA Blake, EL Schaller, DL Rabinowitz, HG Roe și CA Trujillo. Metan și etan pe obiectul strălucitor al centurii Kuiper 2005 FY9  //  The Astronomical Journal  : op. științific revista . - Editura IOP , 2007. - Vol. 133 , nr. 1 . - P. 284-289 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/509734 . - Cod biblic .
  21. ↑ J. Licandro, E. Oliva și M. Di Martino. Spectroscopie în infraroșu NICS-TNG a obiectelor transneptuniene 2000 EB173 și 2000 WR106  //  Astronomie și Astrofizică  : op. științific revista . - Științe EDP , 2001. - Vol. 373 , nr. 3 . - P.L29-L32 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20010758 . - Cod biblic . Arhivat din original pe 4 octombrie 2017.
  22. ↑ F. Pouleta, JN Cuzzib. Compoziția inelelor lui Saturn  (engleză)  // Icar  : op. științific revista . - 2002. - Vol. 160 , nr. 2 . - P. 350-358 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1006/icar.2002.6967 . — Cod . Arhivat din original pe 9 septembrie 2018.
  23. ↑ Nicholson, P.D. și 16 co-autori. O privire atentă asupra inelelor lui Saturn cu Cassini VIMS  // Icarus  : op  . științific revista . - 2008. - Vol. 193 , nr. 1 . - P. 182-212 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/j.icarus.2007.08.036 . - Cod . Arhivat din original pe 28 iunie 2014.
  24. ↑ 1 2 3 Sagan, C. et al. Hidrocarburi aromatice policiclice în atmosferele lui Titan și Jupiter  (engleză)  // The Astrophysical Journal  : op. științific revista . - Editura IOP , 1993. - Vol. 414 , nr. 1 . - P. 399-405 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/173086 . - Cod biblic . Arhivat din original pe 21 ianuarie 2022. .
  25. ↑ BN Khare, Carl Sagan . Solide organice produse prin descărcare electrică în atmosfere reducătoare: Tholin molecular analysis  (engleză)  // Icarus  : op. științific revista . - 1981. - Vol. 48 , nr. 2 . - P. 290-297 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/0019-1035(81)90110-X . Arhivat din original pe 24 septembrie 2015. . (p. 296: Citat: „[…]Totuși, degradarea termică și radiațională a materialului este probabil să facă accesibile unele dintre moleculele raportate în Tabelele I și II, atât în ​​atmosferele lui Jupiter și Saturn, cât și în mediul interstelar, la o analiză spectrală adecvată. [... ] ”
  26. ↑ T. B. McCord și colab. Organics and Other Molecules in the Surfaces of Callisto and Ganymede  (engleză)  // Science  : op. științific revista . - 1997. - Vol. 278 , nr. 5336 . - P. 271-275 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.278.5336.271 . Arhivat din original pe 24 septembrie 2015. . — ( PDF Arhivat 29 aprilie 2014 la Wayback Machine ).
  27. ↑ Conceptele abiogenetice ale originii vieții: o introducere . BIOLOGIE ŞI MEDICINĂ . Preluat la 13 mai 2012. Arhivat din original la 2 iunie 2012.
  28. ↑ Fulger // Enciclopedia Collier. — Societate deschisă . — 2000.
  29. ↑ JUPITER RIDĂ FULGERUL: ȘI SE ÎNCĂLZEȘTE . Mecanica populară (15 octombrie 2007). Data accesului: 13 mai 2012. Arhivat din original pe 9 decembrie 2012.
  30. ↑ David Darling. tholin  (engleză) . Enciclopedia Științei (de David Darling ). — Tholins în Enciclopedia Științei a lui David Darling. Consultat la 14 februarie 2012. Arhivat din original pe 28 februarie 2012.
  31. ↑ Megan McGuigan.; Sacks, Richard D. Studiu cuprinzător de cromatografie în gaze bidimensionale a probelor de Tholin utilizând intrarea pirolizei și detectarea TOF-MS  (  link inaccesibil) . Universitatea din Michigan . — Studii bidimensionale cuprinzătoare de cromatografie gazoasă a probelor de tolină. Consultat la 14 februarie 2012. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
  32. ↑ Steve Down. Luna peste atmosfera lui Titan  . Mass Spectrometry - Base Peak - Cea mai importantă resursă de spectrometrie de masă de pe web (15 octombrie 2006). — Mergând prin atmosfera Titanului. Consultat la 14 februarie 2012. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
  33. ↑ Dougherty, Michele; Esposito, Larry. Saturn din Cassini-Huygens / Ed. Krimigis, Stamatios. - 2009. - S.  499 . — 805 p. - 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  (engleză)  // Icarus  : op. științific revista . - 1990. - Vol. 85 , nr. 1 . - P. 241-256 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/0019-1035(90)90114-O . - . Arhivat din original pe 30 aprilie 2019. .
  35. ↑ Leonid Popov. NASA pe Saturn. Partea a șasea: Constatări cheie și descoperire viitoare (link nu este disponibil) . Membrana (25 iulie 2005). — Bazat pe munca lui Christopher McKay și Heather Smith . Data accesului: 27 februarie 2012. Arhivat din original pe 19 noiembrie 2011.
  36. ↑ Viața pe Titan: Totul nu este pierdut . Elementy.ru (25 iulie 2005). — Adaptare după New Scientist SPACE . Consultat la 27 februarie 2012. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
  37. ↑ John H. Debes, Alycia J. Weinberger, Glenn Schneider. Materiale organice complexe în discul circumstelar al HR 4796A  //  The Astrophysical Journal  : op. științific revista . - Editura IOP , 2008. - Vol. 673 , nr. 2 . - P. 1191-1194 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/527546 . - arXiv : 0712.3283 . .
  38. ↑ M. Köhler, I. Mann și Aigen Li. Materiale organice complexe în discul HR 4796A?  (engleză)  // The Astrophysical Journal  : op. științific revista . - Editura IOP , 2008. - Vol. 686 , nr. 2 . - P.L95-L98 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/592961 . - arXiv : 0808.4113v1 . .

Link -uri