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土星的月亮泰坦上的生命可能性

土星的月亮泰坦上的生命可能性

发布时间:2018-05-16    浏览量:2

在一项新的研究中,来自康奈尔大学的化学工程师和天文学家揭示,泰坦可能拥有基于甲烷的无氧细胞,能够代谢,复制并完成地球上的一切生命。 /

液态水是地球上生命的必需品。但在其他更冷的世界中,生命可能超越水基化学的界限。

康奈尔化学工程师和天文学家以同时富有想象力和严谨的科学观点为生活提供了一个模板,可以在严酷寒冷的世界 - 尤其是土星的巨大卫星泰坦中茁壮成长。一个行星体充斥着海洋,而不是水,而是液态甲烷,泰坦可以拥有基于甲烷的无氧细胞,能够代谢,复制并完成地球上的一切生命。

他们的理论化细胞膜由小型有机氮化合物组成,能够在零下292度的液态甲烷温度下发挥功能,于2月27日发表在Science Advances上。该工作由化学分子动力学专家Paulette Clancy,Samuel W.和化学和生物分子工程Diane M. Bodman教授,第一作者詹姆斯史蒂文森,化学工程研究生。该论文的合着者是乔纳森卢宁,大卫C.邓肯在艺术与科学学院天文系物理科学教授。

伦宁是土星卫星的专家,也是卡西尼 - 惠更斯飞行任务的跨学科科学家,他在泰坦发现了甲烷 - 乙烷海。由于在泰坦以甲烷为基础的生活的可能性,并由邓普顿基金会资助研究非水生活,Lunine在一年前从康奈尔大学获得了有关化学建模方面专业知识的帮助。克兰西从未见过伦宁,他提出了帮助。

“我们不是生物学家,我们不是天文学家,但我们拥有合适的工具,”克兰西说。 “也许它有帮助,因为我们没有对膜应该是什么以及什么不应该有任何先入之见。我们刚刚和我们知道在那里的化合物一起工作,问道:'如果这是你的调色板,你能从中得到什么?'“

在地球上,生命是基于磷脂双分子膜,强大的,可渗透的,水基囊泡,容纳每个细胞的有机物质。由这种膜制成的囊泡被称为脂质体。因此,许多天文学家在所谓的星周可居住区 - 液态水可能存在的太阳周围的窄带寻求外星生命。但是,如果细胞不是基于水,而是基于甲烷,冰点更低?

工程师们将他们的理论化细胞膜命名为“azotosome”,“azote”是法国的氮。 “脂质体”来自希腊语“lipos”和“soma”意思是“脂质体”,通过类推,“偶氮体”意思是“氮体”。

该偶氮体由已知存在于Titan低温海中的氮,碳和氢分子制成,但显示与地球类似脂质体相同的稳定性和柔韧性。对于克兰西和史蒂文森这样的化学家来说,这一点令人惊讶,他们从未想过以前的细胞稳定性机制;他们通常研究半导体,而不是单元。

工程师采用分子动力学方法筛选甲烷中的候选化合物,以自组装成膜状​​结构。他们发现的最有希望的化合物是丙烯腈偶氮体,它显示出良好的稳定性,强烈的分解障碍和类似于地球上磷脂膜的柔韧性。丙烯腈 - 一种用于制造丙烯酸纤维,树脂和热塑性塑料的无色有毒液体有机化合物 - 存在于泰坦的大气中。

Clancy说,最初的概念验证激发了下一步,试图证明这些细胞在甲烷环境中的表现如何 - 在无氧的,基于甲烷的细胞中生殖和新陈代谢可能类似。

正如他说的,Lunine期待着在Titan本身上测试这些想法的长期前景,“总有一天发送探测器漂浮在这个惊人月亮的海洋上,并直接采样有机物。”

史蒂文森说,他的部分灵感来自科幻小说作家艾萨克阿西莫夫,他在1962年的一篇散文中写道:“不像我们所知道的那样”。

史蒂文森说:“我们的生活是第一个具体的蓝图,不像我们所知道的那样。”

出版物:James Stevenson等人,“无氧世界中的膜替代物:创造偶氮染色体”,Science Advances,2015,Vol。 1号1 e1400067; doi:10.1126 / sciadv.1400067

资料来源:康奈尔大学Anne Ju

图片:詹姆斯史蒂文森

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