Tolin

Tolin
Všeobecné
Chem. vzorec C x H y Nz _
Fyzikální vlastnosti
Molární hmotnost ~8000 g/ mol
Bezpečnost
NFPA 704 NFPA 704 čtyřbarevný diamant ? ? ?
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Tolins (z jiného řeckého θολός  - zakalený, nejasný) jsou organické látky , jejichž absorpční čáry se nacházejí ve spektrech mnoha ledových těles vnější sluneční soustavy . Předpokládá se, že jde o směs různých organických kopolymerů vytvořených v atmosféře z jednoduchých organických sloučenin, jako je metan a ethan , pod vlivem ultrafialového záření ze slunce . Předpokládá se, že tholiny jsou chemickými předchůdci života [2] . Tholiny se na Zemi v současné fázi vývoje přirozeně nevytvářejí . Obvykle mají červenohnědý nebo hnědooranžový [3] odstín. Hmotnost molekul tholinů v atmosféře Titanu dosahuje 8000 amu . m. [4] , pro srovnání hmotnost molekul DNA od cca 995 000 a.u. e.m. (124krát více) [5] až 10 9 a.u. m. u. [6] a peptidy až do ~10 000 a.u. e. m. [7] , na rozdíl od nich jsou však tholiny jednodušší, jelikož nevznikají v přítomnosti kyslíku [4] , to znamená, že tento prvek neobsahují , mající obecný vzorec C x H y N z [8 ] .

Termín „tholin“ zavedl astronom Carl Sagan k popisu látky, kterou získal v Miller-Ureyho experimentech se směsmi plynů přítomnými v atmosféře Titanu [9] . Termín není definitivně dohodnut, ale obecně se používá k popisu načervenalých organických složek na planetárním povrchu.

Původ a umístění

„ Titanové tholiny“ a „ tritonové tholiny“ jsou organická hmota s vysokým obsahem dusíku , vznikající v důsledku ozáření plynné směsi dusíku a metanu, neboť drtivá většina složení atmosféry v obou případech připadá na dusík, přičemž malá příměs metanu a zanedbatelný podíl stop jiných plynů. Tento atmosférický typ tholinu se liší od „ ledových tholinů“ vytvořených ozařováním vodních klatrátů a organických sloučenin, jako je metan nebo ethan. Plutino Ixion má toto složení [11] ve vysoké míře.

Povrchy komet [12] , kentaurů a některých ledových měsíců vnější sluneční soustavy, jako je Triton [13] [14] nebo Umbriel [15] , obsahují ložiska obou tholinů atmosférického typu („titan“ a „tritonic“ “) a ledové tholiny. Některé transneptunské objekty jako Sedna [16] [17] [18] , některé objekty Kuiperova pásu jako Orcus [19] nebo Makemake [20] a některé plutinové jako (38628) Huya [21] obsahují tholiny . Prstence Saturnu obsahují stopy tholinů ve vodním ledu [22] [23] .

Zákal a oranžově červená barva povrchu kentaurů je pravděpodobně způsobena přítomností tholinů.

V důsledku experimentu provedeného Carlem Saganem a (spíše triviálně) simulujícího spodní vrstvy atmosféry Jupiteru se v něm předpokládá přítomnost tholinů [24] . Dříve byly učiněny předpoklady o přítomnosti tholinů v atmosféře Jupiteru i Saturnu [25] S. 296 . Na galileovských satelitech Ganymede a Callisto se podle výsledků mise Galileo předpokládá přítomnost určitého množství tholinů na povrchu [26] .

Někteří badatelé naznačují, že časný vývoj života na Zemi mohl být ovlivněn kometami bohatými na tholin, které přinášely surovinu potřebnou pro vývoj života , viz také Miller-Urey Experiment zabývající se tímto problémem. Nutno podotknout, že použité napětí při experimentu bylo až 60 kV [27] , přičemž napětí blesku v zemské atmosféře může dosáhnout 1 GV [28] , a blesky na Jupiteru mohou přesáhnout energii nejvýkonnějšího pozemského jedničky 10krát [29] . V současné fázi vývoje, počínaje kyslíkovou revolucí asi před 2,4 miliardami let, tholiny neexistují kvůli oxidační vlastnosti volného kyslíku , který je součástí zemské atmosféry .

Vzdělání a vlastnosti

Teoretický model vysvětluje vznik tholinů disociací a ionizací molekulárního dusíku a metanu energetickými částicemi a slunečním zářením , vznik ethylenu , ethanu, acetylenu , kyanovodíku a dalších malých jednoduchých molekul a malých kladných iontů, další tvorbu benzen a další organické molekuly, jejich polymerace a vznik aerosolu těžší molekuly, které kondenzují a jsou přiváděny na povrch planety [30] .

Tholiny vytvořené při nízkém tlaku mají tendenci obsahovat atomy dusíku uvnitř molekuly, zatímco tholiny vytvořené při vysokém tlaku spíše lokalizují atomy dusíku na koncích molekuly [31] .

Skupina francouzských vědců získala asi 200 druhů tholinů ve speciálních reaktorech , které simulují atmosféru Titanu. Dosud není zcela pochopeno, jakým způsobem jsou látky budovány. Výsledek analýzy poměru izotopů uhlíku byl neočekávaný. Tholiny získané v laboratoři nebyly obohaceny o lehké izotopy, navzdory složitosti samotných molekul . I když je známo, že lehčí izotopy chemických prvků jsou ochotnější reagovat a rychleji budovat molekuly [10] .

Tholiny mohou působit jako účinný UV štít chránící povrch planety a mohou dokonce tvořit aminokyseliny na povrchu planety [32] . V jednom z experimentů byl vzorek tholinů ozářen měkkým rentgenovým zářením , po kterém byl ve vzorku nalezen adenin , který je součástí DNA [3] . Pro infračervené záření jsou tholiny prakticky průhledné [10] .

V (poněkud triviálně) simulovaném prostředí jovianských tholinů, získaném v experimentu Carla Sagana , byl nalezen 4-kruhový chrysen a pro tuto směs převládají polycyklické aromatické uhlovodíky se 4 nebo více benzenovými kruhy , méně často s méně kruhy [ 24] . PAHs jsou zase mnohem jednodušší sloučeniny než tholiny [33] .

Široká škála půdních bakterií je schopna využívat tholiny jako svůj jediný zdroj uhlíku . Před příchodem autotrofů byly tholiny pravděpodobně primární mikrobiální potravou pro heterotrofní mikroorganismy [34] . Existují teoretické výpočty, na základě kterých mikrobi, možná existující na Titanu, požírají tholiny, které na ně padají z nebe [35] [36] .

Tholins mimo sluneční soustavu

Tholiny byly nalezeny v protoplanetárním disku obklopujícím 8 milionů let starou hvězdu HR 4796 A, která se nachází 220 světelných let od Země. K detekci byla použita blízká infračervená kamera a multiobjektový spektroskop Hubbleova vesmírného dalekohledu [37] . O šest měsíců později jiná skupina vědců ukázala, že z malých porézních částic z běžných druhů kosmického prachu ( amorfní křemičitany , amorfní železo a vodní led ) lze získat poměrně blízký spektrální obrazec, jako u tholinů, což naznačuje, že přítomnost komplexních organických spojení v měniči HR 4796A je volitelný [38] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ P. Ehrenfreund, J. J. Boon, J. Commandeur, C. Sagan a kol. Experimenty analytické pyrolýzy analogů aerosolu Titan v rámci přípravy na misi Cassini Huygens  //  Pokroky ve výzkumu vesmíru : rec. vědecký časopis . - Elsevier , 1995. - Sv. 15 , č. 3 . - str. 335-342 . — ISSN 0273-1177 . - doi : 10.1016/S0273-1177(99)80105-7 . Archivováno z originálu 24. září 2015. . — ( PDF Archivováno 29. dubna 2014 na Wayback Machine ).
  2. ↑ V. Bednyakov, M. Nazarenko. O skryté hmotě, kosmickém uhlíku a podmínkách pro vznik života na Zemi  // Poznání je síla  : vědecký pop. časopis / Ed. I. Virko. — M. . - Problém. 2010 , č. 04 . — ISSN 0130-1640 . Archivováno z originálu 6. října 2013.
  3. ↑ 1 2 Sergio Pilling, Diana PP Andrade, Álvaro C. Neto, Roberto Rittner a Arnaldo Naves de Brito. Syntéza nukleobází DNA v analogové atmosféře Titanu pomocí měkkých rentgenových paprsků  (anglicky)  // Journal of Physical Chemistry A  : op. vědecký časopis . - 2009. - Sv. 113 , č. 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 a kol. Proces formování Tholinu v Titan's Upper Atmosphere  (anglicky)  // Science  : op. vědecký časopis . - 2007. - Sv. 316 , č.p. 5826 . - S. 870-875 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.1139727 . Archivováno z originálu 24. září 2015. . — ( PDF Archivováno 29. dubna 2014 na Wayback Machine ).
  5. ↑ Bill Steele. Od attogramů k Daltonům: Zařízení Cornell NEMS detekuje hmotnost jedné  molekuly DNA . Cornell University (18. května 2005). Získáno 13. května 2012. Archivováno z originálu 12. září 2012.
  6. ↑ Aleinikova T. L., Avdeeva L. V., Andrianova L. E. et al. I. Strukturní organizace nukleových kyselin // Biochemistry: Textbook. pro vysoké školy / Ed. E. S. Severina. - 1. vyd. - M. : GEOTAR-Media, 2003. - S. 141. - 779 s. — ISBN 5-9231-0254-4 . Archivováno 14. dubna 2012 na Wayback Machine Archived copy (odkaz není k dispozici) . Získáno 13. května 2012. Archivováno z originálu dne 14. dubna 2012.    (ruština)  (Přístup: 13. května 2012)
  7. ↑ AMINOKYSELINY. PEPTIDY. PROTEINY (nedostupný odkaz) . school-sector.relarn.ru . Získáno 13. května 2012. Archivováno z originálu dne 22. dubna 2012. 
  8. ↑ Neish, C. Vznik molekul obsahujících kyslík v prostředí kapalné vody na povrchu Titanu (Pozván  ) . Astrofyzikální datový systém NKÚ/NASA . Získáno 23. května 2012. Archivováno z originálu 12. září 2012.
  9. ↑ Carl Sagan a BN Khare. Tholins: organická chemie mezihvězdných zrn a plynu  (anglicky)  // Nature  : rev. vědecký časopis . - 1979. - Sv. 277 , č.p. 5692 . - str. 102-107 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/277102a0 . Archivováno z originálu 29. dubna 2014. .
  10. ↑ 1 2 3 Rozebírání špíny na  Titanu . ESA (1. června 2007). — Otevření špíny Titanu. ( Překlad článku  (ruština) na webu "Freescience - studium sluneční soustavy" ). Získáno 27. února 2012. Archivováno z originálu 12. září 2012.
  11. ↑ H. Boehnhardt, S. Bagnulo, K. Muinonen, M. A. Barucci, L. Kolokolová, E. Dotto a G. P. Tozzi. Charakteristika povrchu 28978 Ixion (2001 KX76  )  // Astronomy and Astrophysics Letters  : op. vědecký časopis . - 2004. - Sv. 415 , č.p. 2 . - P.L21-L25 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20040005 . Archivováno z originálu 29. září 2013. .
  12. ↑ W. Reid Thompson, BGJPT Murray, BN Khare, Carl Sagan. Zbarvení a ztmavnutí metanového klatrátu a dalších ledů ozařováním nabitými částicemi: Aplikace pro vnější sluneční soustavu  //  Journal of Geophysical Research  : op. vědecký časopis . - 1987. - Sv. 92 , č. A13 . - S. 14933-14947 . — ISSN 0148-0227 . - doi : 10.1029/JA092iA13p14933 . - . — PMID 11542127 .
  13. ↑ W. M. Grundy, Mark W. Buie a J. R. Spencer. Spektroskopie Pluta a Tritonu při 3-4 mikronech: Možný důkaz pro širokou distribuci netěkavých pevných látek  //  The Astronomical Journal  : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 2002. - Sv. 124 , č. 4 . - str. 2273-2278 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/342933 . - .
  14. ↑ Lucy Ann Adams McFadden, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. Encyklopedie sluneční soustavy . - 2. vyd. - Amsterdam , Boston : Academic Press , 2007. - S.  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 a kol. Voyager 2 v Uranian System: Imaging Science Results  (anglicky)  // Science  : rev. vědecký časopis . - 1986. - Sv. 223 , č.p. 4759 . - str. 43-64 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.233.4759.43 . - . — PMID 17812889 . Archivováno z originálu 24. září 2015.
  16. ↑ Chadwick A. Trujillo, Michael E. Brown, David L. Rabinowitz a Thomas R. Geballe. Blízké infračervené povrchové vlastnosti dvou vnitřně nejjasnějších malých planet: (90377) Sedna a (90482) Orcus  //  The Astrophysical Journal  : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 2005. - Sv. 627 , č.p. 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 a JA Stansberry. Ices on (90377) Sedna: potvrzení a kompoziční omezení  //  Astronomy and Astrophysics  : Revised. vědecký časopis . - EDP Sciences , 2007. - Sv. 466 , č.p. 1 . - str. 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 a C. de Bergh. Je Sedna další Triton?  (anglicky)  // Astronomy and Astrophysics  : op. vědecký časopis . - EDP Sciences , 2005. - Sv. 439 , č.p. 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 a M. A. Barucci. Povrch transneptunického objektu 90482 Orcus  // Astronomie a astrofyzika  : op  . vědecký časopis . - EDP Sciences , 2005. - Sv. 437 , č.p. 3 . - S. 1115-1120 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20042533 . - . Archivováno z originálu 5. února 2012.
  20. ↑ ME Brown, KM Barkume, GA Blake, EL Schaller, DL Rabinowitz, HG Roe a CA Trujillo. Metan a ethan na objektu Bright Kuiper Belt 2005 FY9  //  The Astronomical Journal  : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 2007. - Sv. 133 , č. 1 . - str. 284-289 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/509734 . - .
  21. ↑ J. Licandro, E. Oliva a M. Di Martino. NICS-TNG infračervená spektroskopie transneptunických objektů 2000 EB173 a 2000 WR106  //  Astronomie a astrofyzika  : op. vědecký časopis . - EDP Sciences , 2001. - Sv. 373 , č.p. 3 . - P.L29-L32 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:20010758 . - . Archivováno z originálu 4. října 2017.
  22. ↑ F. Pouleta, JN Cuzzib. The Composition of Saturn's Rings  (anglicky)  // Icarus  : op. vědecký časopis . - 2002. - Sv. 160 , č. 2 . - S. 350-358 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1006/icar.2002.6967 . — . Archivováno z originálu 9. září 2018.
  23. ↑ Nicholson, P.D. a 16 spoluautorů. Detailní pohled na Saturnovy prstence pomocí Cassini VIMS  // Icarus  : op  . vědecký časopis . - 2008. - Sv. 193 , č. 1 . - S. 182-212 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/j.icarus.2007.08.036 . - . Archivováno z originálu 28. června 2014.
  24. ↑ 1 2 3 Sagan, C. a kol. Polycyklické aromatické uhlovodíky v atmosférách Titanu a Jupiteru  (anglicky)  // The Astrophysical Journal  : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 1993. - Sv. 414 , č.p. 1 . - str . 399-405 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/173086 . - . Archivováno z originálu 21. ledna 2022. .
  25. ↑ BN Khare, Carl Sagan . Organické pevné látky produkované elektrickým výbojem v redukčních atmosférách: Tholinova molekulární analýza  (anglicky)  // Icarus  : op. vědecký časopis . - 1981. - Sv. 48 , č. 2 . - str. 290-297 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/0019-1035(81)90110-X . Archivováno z originálu 24. září 2015. . (str. 296: Citace: „[…]Tepelná a radiační degradace materiálu však pravděpodobně zpřístupní některé molekuly uvedené v tabulkách I a II, a to jak v atmosférách Jupiteru a Saturnu, tak v mezihvězdném prostředí, k vhodné spektrální analýze. [... ] ”
  26. ↑ T. B. McCord a kol. Organics and Other Molecules in the Surfaces of Callisto and Ganymedes  (anglicky)  // Science  : op. vědecký časopis . - 1997. - Sv. 278 , č.p. 5336 . - str. 271-275 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.278.5336.271 . Archivováno z originálu 24. září 2015. . — ( PDF Archivováno 29. dubna 2014 na Wayback Machine ).
  27. ↑ Abiogenetické koncepty původu života: úvod . BIOLOGIE A MEDICÍNA . Získáno 13. 5. 2012. Archivováno z originálu 2. 6. 2012.
  28. ↑ Blesk // Collier Encyclopedia. — Otevřená společnost . — 2000.
  29. ↑ JUPITER CHYBÍ BLESK: A ZAHŘÍVÁ SE . Populární mechanika (15. října 2007). Datum přístupu: 13. května 2012. Archivováno z originálu 9. prosince 2012.
  30. ↑ David Darling. tholin  (anglicky) . Encyklopedie vědy (od Davida Darlinga ). — Tholins v Encyklopedii vědy Davida Darlinga. Získáno 14. února 2012. Archivováno z originálu 28. února 2012.
  31. ↑ Megan McGuigan.; Sacks, Richard D. Komplexní dvourozměrná plynová chromatografická studie tholinových vzorků s použitím pyrolýzního vstupu a TOF-MS detekce  (  nepřístupný odkaz) . University of Michigan . — Komplexní dvourozměrné plynové chromatografické studie vzorků tholinu. Získáno 14. února 2012. Archivováno z originálu 12. září 2012.
  32. ↑ Steve Down. Měsíc nad  atmosférou Titanu . Hmotnostní spektrometrie – základní vrchol – hlavní zdroj hmotnostní spektrometrie na webu (15. října 2006). — Procházka atmosférou Titanu. Získáno 14. února 2012. Archivováno z originálu 12. září 2012.
  33. ↑ Dougherty, Michele; Esposito, Larry. Saturn z Cassini-Huygens / Ed. Krimigis, Stamatios. - 2009. - S.  499 . — 805 str. - 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  (anglicky)  // Icarus  : op. vědecký časopis . - 1990. - Sv. 85 , č. 1 . - str. 241-256 . — ISSN 0019-1035 . - doi : 10.1016/0019-1035(90)90114-O . - . Archivováno z originálu 30. dubna 2019. .
  35. ↑ Leonid Popov. NASA na Saturnu. Část šestá: Klíčová zjištění a budoucí nahlédnutí (odkaz není k dispozici) . Membrana (25. července 2005). — Podle díla Christophera McKaye a Heather Smith . Datum přístupu: 27. února 2012. Archivováno z originálu 19. listopadu 2011.
  36. ↑ Life on Titan: All is not lost . Elementy.ru (25. července 2005). — Převzato z New Scientist SPACE . Získáno 27. února 2012. Archivováno z originálu 12. září 2012.
  37. ↑ John H. Debes, Alycia J. Weinberger, Glenn Schneider. Komplexní organické materiály v Circumstellar Disk of HR 4796A  //  The Astrophysical Journal  : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 2008. - Sv. 673 , č.p. 2 . - S. 1191-1194 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/527546 . - arXiv : 0712.3283 . .
  38. ↑ M. Köhler, I. Mann a Aigen Li. Složité organické materiály na disku HR 4796A?  (anglicky)  // The Astrophysical Journal  : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 2008. - Sv. 686 , č.p. 2 . - P.L95-L98 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/592961 . - arXiv : 0808.4113v1 . .

Odkazy