애리조나 대학교에서
대기 질소가 유기 고분자에 어떻게 통합 될 수 있는지를 보여주는 첫 번째 실험적 증거는 University of Arizona 팀에 의해보고되고있다. 이번 연구 결과는 과학자들이 생명이 전 지구 화학의 모델이라고 생각하는 토성의 달인 타이탄에서 어떤 유기 분자가 발견 될 수 있는지를 보여줍니다.
UA의 화학 및 생화학 부서의 일원으로 연구를 수행 한 이마 나카 히로시 박사는 지구와 타이탄이 유일하게 두껍고 주로 질소 대기를 가진 행성 크기의 몸이라고 알려져있다.
초기 지구 또는 타이탄 대기와 같은 환경에서 복잡한 유기 분자가 어떻게 질소 화되는지는 큰 미스터리라고 Imanaka는 말했다.
UA의 달과 행성 실험실의 조교 연구원 인 Imanaka는“티탄은 질소가 지배하는 대기와 유기 화학이 지구의 생명 기원에 대한 단서를 줄 수 있기 때문에 매우 흥미 롭다. "질소는 생명의 필수 요소입니다."
그러나 질소만으로는되지 않습니다. 질소 가스는 생물학적 시스템의 기초를 형성하는 반응을 유도 할 수있는보다 화학적으로 활성 인 질소 형태로 전환되어야합니다.
이마 나카 (Imanaka)와 마크 스미스 (Mark Smith)는 타이탄의 대기와 유사한 질소-메탄 가스 혼합물을 가스에 고 에너지 UV 광선을 조사함으로써 질소-함유 유기 분자의 집합으로 변환시켰다. 실험실 설정은 태양 복사가 타이탄의 대기에 미치는 영향을 모방하도록 설계되었습니다.
UA의 교수이자 화학 및 생화학 책임자 인 Smith는 대부분의 질소가 기체가 아닌 고체 화합물로 직접 이동했다고 말했다. 이전 모델은 질소가 더 긴 단계적 공정으로 기체 화합물에서 고체 화합물로 이동할 것이라고 예측했다.
유기 분자의 스모그가 행성을 둘러싸고 있기 때문에 타이탄은 주황색으로 보입니다. 캘리포니아 스마일 마운틴 뷰에 위치한 SETI 연구소의 수석 연구원 인 이마 나카는 스모그의 입자가 결국 표면에 침전되어 생명을 유발할 수있는 조건에 노출 될 수 있다고 말했다.
그러나 과학자들은 Titan의 스모그 입자에 질소가 포함되어 있는지 여부를 모릅니다. 일부 입자가 실험실에서 UA 팀이 만든 동일한 질소 함유 유기 분자라면, 생명에 도움이되는 조건이 더 가능성이 있다고 Smith는 말했다.
이와 같은 실험실 관측은 다음 우주 임무가 무엇을 찾아야하는지, 그리고 탐색을 돕기 위해 어떤 도구를 개발해야하는지 나타낸다고 Smith는 말했다.
Imanaka와 Smith의 논문 인 "티탄 상층 대기에서 질소 유기 에어로졸의 형성"은 6 월 28 일 주립 과학 아카데미 초판 온라인 판에 게재 될 예정입니다. NASA는 연구비를 지원했습니다.
UA 연구진은 Cassini Mission의 결과가 대기에 부딪히는“극단적 UV”방사선이 복잡한 유기 분자를 생성한다고 표시했기 때문에 Titan의 얇은 상부 대기에서 조건을 시뮬레이션하려고했습니다.
따라서 Imanaka와 Smith는 캘리포니아 버클리에있는 Lawrence Berkeley National Laboratory의 싱크로 톤에서 Advanced Light Source를 사용하여 매우 낮은 압력에서 유지되는 질소 및 메탄 가스를 포함하는 스테인레스 스틸 실린더에 고 에너지 UV 광선을 쏘았습니다.
연구원들은 질량 분석계를 사용하여 방사선으로 인한 화학 물질을 분석했습니다.
소리는 들리지만 실험 장비 설정은 복잡합니다. UV 광선 자체는 일련의 진공 챔버를 통과하여 가스 챔버로 들어가야합니다.
많은 연구자들이 Advanced 광원을 사용하기를 원하므로 계측기에서의 시간 경쟁이 치열합니다. 이마 나카와 스미스는 매년 1 ~ 2 개의 시간 슬롯을 할당 받았으며, 각 시간대는 하루에 5 시간에서 10 일 동안 만 8 시간 동안 사용되었습니다.
각 시간대마다 Imanaka와 Smith는 모든 실험 장비를 밴으로 포장하고, 버클리로 운전하고, 정교한 장비를 설정하고, 일련의 실험을 시작해야했습니다. 그들은 때때로 고급 광원에서 시간을 최대한 활용하기 위해 48 시간 이상 일했습니다. 필요한 모든 실험을 완료하는 데 몇 년이 걸렸습니다.
이마 나카는 신경을 건 드리는 것이라고 말했다.“만약 하나의 나사 만 놓으면 빔 시간이 엉망이됩니다.”
처음에는 실린더의 가스 만 분석했습니다. 그러나 그는 질소 함유 유기 화합물을 감지하지 못했습니다.
Imanaka와 Smith는 실험 설정에 문제가 있다고 생각하여 시스템을 조정했습니다. 그러나 여전히 질소는 없습니다.
이 논문의 첫 번째 저자 인 이마 나카 (Imanaka)는“정말 신비였다. “질소는 어디로 갔습니까?”
마지막으로, 두 연구원은 실린더 벽에 모인 갈색 총알을 수집하여 이마 나카가“가장 복잡한 질량 분석기 기술”로 분석했습니다.
이마 나카가 말했다.
Imanaka와 Smith는 이러한 화합물이 Titan의 상부 대기에서 형성되어 결국 Titan의 표면으로 떨어질 것으로 의심합니다. 일단 표면에 도달하면 생명의 진화에 도움이되는 환경에 기여합니다.
