Zehirli Hidrojen Siyanür Buzlu Dünyalarda Yaşamın Kökeninde Anahtar Rol Oynayabilir

Oldukça zehirli bir gaz olan donmuş hidrojen siyanür kristalleri yine de Satürn'ün ayı da dahil olmak üzere soğuk yabancı dünyalarda yaşamın oluşmasında önemli bir rol oynayabilir. titanaraştırma ortaya koyuyor.

Maddenin öldürücülüğüne rağmen donmuş hidrojen siyanür kristaller son derece reaktiftir ve belirli kimyasal reaksiyonlar normalin altındaki sıcaklıklarda meydana gelir. Bu keşif bilgisayar aracılığıyla geliştirildi modeller ve yakın zamanda yayınlanan bir makalede bildirildi ACS Merkezi BilimBu atılımın durumu açıklayabileceği umuduyla kimya hayatın nasıl başladığını titan.

Titan'da Yaşam

"Hayatın tam olarak nasıl başladığını hiçbir zaman bilemeyebiliriz, ancak bazı bileşenlerinin nasıl şekillendiğini anlamak çok yakın." ortak yazar Martin Rahm dedi İsveç'in Göteborg kentindeki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden Dr. "Hidrojen siyanür muhtemelen bu kimyasal karmaşıklığın bir kaynağıdır ve soğuk yerlerde şaşırtıcı derecede hızlı reaksiyona girebileceğini gösterdik."

Hidrojen siyanür (HCN) evrende yaygındır; kuyruklu yıldızlarda, aylarda ve gezegenlerde görülür. Buna güneş sistemimizin başka yerlerinde yaşam için en umut verici yerlerden biri de dahildir: Satürn'ün uydusu Titan.

Hidrojen siyanür saf haliyle yaşam için toksik olsa da suyla birleştiğinde polimerler, nükleobazlar ve amino asitler dahil olmak üzere yaşamın temel yapı taşlarının oluşmasına yardımcı olabilir.

Rahm, "Bu makale, ekibimizin birkaç yıldır üzerinde çalıştığı bulmacanın son değil, en son parçası" dedi. Bilgilendirme. "Yaşamın bazı yapı taşlarının abiyotik oluşumu için muhtemelen çok önemli olan HCN'nin, Satürn'ün uydusu Titan gibi soğuk ortamlarda nasıl davranabileceğini anlamaya çalışıyoruz."

Rahm, "HCN, sıcak ortamlarda olduğu gibi gaz veya sıvı değil, daha düşük sıcaklıklarda özel türde kristaller halinde var oluyor" diye ekledi. "Bu tür kristaller üzerinde HCN'den HNC'ye dönüşüm mekanizmaları fikri uzun yıllar önce aklıma geldi, ancak bunları test etmek için yeterince gerçekçi bilgisayar modelleri oluşturmak için çok fazla çalışma yapılması gerekiyordu."

Hidrojen Siyanürün Modellenmesi

Araştırmacılar, çalışmaları için yaklaşık 450 nanometre uzunluğunda bir hidrojen siyanür kristalinin üç boyutlu bilgisayar modelini oluşturdular. Modelin bir ucunda yuvarlak bir taban, diğer ucunda ise kesilmiş bir değerli taşı andıran çok yönlü bir üst kısım bulunuyordu. Tasarım, tek bir noktadan dışarıya doğru dallanan ve çok yönlü uçlardan bağlanan kristalize hidrojen siyanür “örümcek ağlarının” gerçek dünya gözlemlerine dayanıyordu.

Rahm, "Kuantum kimyasındaki zorluk her zaman gerçekçi olacak kadar büyük, ancak hesaplama açısından mümkün olacak kadar küçük bir model oluşturmaktır" diye açıkladı. "HCN'yi özel kılan şeylerden biri de büyük dipol momentidir."

Dr. Rahm şöyle devam etti: "Bu tür moleküllerin çoğu baştan kuyruğa dizildiğinde büyük bir elektrik alanı oluştururlar." "Bu alanı tanımlamak için, yüzeylerde hesaplanan alan kuvvetinin yakınsamasını sağlayacak kadar büyük modeller yapmak zorundaydık ki bu da zor bir işti.

Rahm, "Gerçek deneylerde bu alanlar, HCN kristallerinin oldukça tuhaf davrandığı, ara sıra parladığı, sıçradığı ve hatta kırıldığı bilinecek kadar büyüktür" dedi.

Model, kristallerin benzersiz yapısının normalde aşırı soğukta oluşmayacak kimyasal reaksiyonları mümkün kılabileceğini gösterdi. Özellikle kristal yüzeyinin kimyasal özellikleri, hidrojen siyanürü daha reaktif bir varyant olan hidrojen izosiyanüre dönüştürebilir. Sıcaklığa bağlı olarak işlem dakikalardan günlere kadar değişen zaman ölçeklerinde gerçekleşebilir.

Hidrojen Siyanürün Test Edilmesi

Araştırmacılar bunun yalnızca başlangıç ​​olabileceğini, çünkü kristal yüzeyinde daha karmaşık prebiyotik öncüllerin de oluşabileceğini öne sürüyorlar. Artık bu özellikler teorik olarak kanıtlandığına göre, bir sonraki adım laboratuvar testleridir.

Rahm, "HCN'yi kullanma becerisine sahip kişilerin, HCN kristallerinin düşük sıcaklıkta kırıldığı, böylece reaktif yüzeyi açığa çıkardığı çalışmalar yapmakla ilgileneceğini umuyoruz" dedi. "Bu, proton ekleyebilen veya çıkarabilen uygun kimya veya radyasyonun varlığında yapılırsa, HNC oluşumunu yüzeye duyarlı spektroskopi ile tespit etmek mümkün olmalıdır. Daha sonra koşullara bağlı olarak daha karmaşık moleküllerin takip etmesi muhtemeldir."

Eğer böyle bir laboratuvar çalışması, bu kimyasal reaksiyonların, hidrojen siyanür kristallerinin varlığında son derece düşük sıcaklıklarda mümkün olduğunu kanıtlarsa, bu, bilim adamlarına Dünya'nın ötesinde yaşamı nerede bulmayı bekleyebilecekleri konusunda bilgi verecektir. Titan'da dahil.

Rahm, "Kimya sıcak olduğunda daha hızlı hareket eder ve daha sıcak koşullarda sıvılardaki reaktivite prebiyotik kimya için hayati önem taşırken, dışarıda çok fazla soğuk gayrimenkul var" diye tamamladı.

"Bu tür koşullarda kimyasal karmaşıklığın ne kadar ilerleyebileceğini keşfetmek, yaşamın çevresel sınırlarını ve bundan önce ne olduğunu anlamak açısından önemlidir."

Kağıt, “Elektrik Alanları Hidrojen Siyanür Yüzeylerinde Prebiyotik Reaktiviteye Yardımcı Olabilir"diye ortaya çıktı ACS Merkezi Bilim 14 Ocak 2025'te.

Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle iletişim kurulabilir [email protected]ve onu Twitter'da takip edin @mdntwvlf.