С помощью экспериментов учёные воссоздают естественные запахи в атмосфере Титана

С помощью лабораторных опытов учёные пытаются воссоздать вещества, присутствующие в атмосфере Титана. Они имеют сложный состав и скорее всего являются азотосодержащими ароматическими углеводородами. В своих исследованиях учёные опирались на данные от инфракрасного спектрометра аппарата Кассини.

Ученые НАСА создали новый рецепт, который имитирует ароматы коричневато-оранжевой атмосферы вокруг самого большого спутника Сатурна Титан.


Рецепт используется для лабораторных опытов, предназначенных для моделирования химических реакций на Титане. На основе этого команда смогла классифицировать прежде неизвестные вещества, обнаруженные космическим аппаратом Кассини в загазованной атмосфере спутника.

"Теперь мы можем сказать, что это вещество обладает сильным ароматическим свойством, которое помогает нам лучше понять сложные соединения молекул, составляющих атмосферу Титана", – сказала Мелисса Трэйнер, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд.

Вещество было обнаружено ранее благодаря данным, собранным композиционным инфракрасным спектрометром Кассини, который производит наблюдения в длинах волн дальнего инфракрасного диапазона за пределами красного света. Спектральные линии вещества позволяют предположить, что оно состоит из смеси молекул.


Чтобы изучить данную смесь, исследователи прибегли к проверенному способу: поместили в камеру несколько газов и проследили за их реакцией друг с другом. Идея заключается в том, что, если при эксперименте используются нужные газы при необходимых условиях, реакции в лаборатории должны привести к тем же самым веществам, которые обнаружены в богатой газами атмосфере Титана. Процесс можно сравнить с попыткой выяснить рецепт при дегустации кусочка пирога. Если вы сможете сделать пирог, похожий вкусом на тот, что вы попробовали, то вами выбраны правильные ингредиенты.


Проблема состоит в том, что в данном случае возможности практически безграничны. Титан имеет грязно-оранжевый цвет благодаря смеси углеводородов (молекул, которые содержат водород и углерод), а также азотосодержащим веществам или нитрилам. В семейство углеводородов включены сотни тысяч веществ, выявленных на Земле в растениях и ископаемом топливе, но их может быть и больше.

Отправная точка логической цепочки должна начинаться с двух газов, составляющих значительную часть атмосферы Титана: азота и метана. Однако в экспериментах никогда не получали смеси со спектральными линиями, соответствующими тем, которые обнаружил Кассини; подобные эксперименты ещё не проводились другими группами учёных.


Наконец, были получены многообещающие результаты, когда, пытаясь точно подобрать составляющие рецепта, исследователи добавили в него третий газ. Команда начала с бензола, который был обнаружен в атмосфере Титана, далее последовала серия родственных химических веществ, которые, вероятно, также там присутствуют. Все эти газы принадлежат к подсемейству углеводородов, называемых ароматическими соединениями.

Учёные добились наилучшего результата, когда выбрали ароматическое соединение, содержащее азот. Когда члены команды произвели анализ химических продуктов, полученных в лаборатории, они обнаружили спектральные особенности, которые совпали с характерными спектральными линиями, выделенными из данных наблюдений Титана Кэрри Андерсон, учёным из команды Кассини в Центре им. Годдарда и соавтором данного исследования.

"Мы вплотную приблизились к воссозданию с помощью лабораторных опытов специфических свойств, обнаруженных в данных от Кассини", – сказал Джошуа Себри, главный автор исследования, опубликованного в журнале Icarus и доступного в сети Интернет. Себри – бывший постдокторант из Центра им. Годдарда, который сейчас является доцентом в Университете Северной Айовы, Сидар-Фоллз.

Теперь, когда основной рецепт был воссоздан, будущая работа сконцентрируется на подборе экспериментальных условий для его совершенствования.

"Химический состав Титана – это множество сложных молекул, – говорит Скотт Эджингтон, заместитель научного руководителя проекта Кассини в Лаборатории реактивного движения НАСА. – Сочетание лабораторных опытов с данными от Кассини даёт нам понимание того, насколько в действительности сложен и удивителен этот подобный Земле спутник Сатурна".

"Земля Хроники Жизни" по пресс-релизу NASA