极性反转的膜能否在土星的卫星土卫六上自组装

天体生物学家专注于解决两个核心问题，以理解生命的环境和化学极限。通过了解生命的边界，他们打算识别系外行星大气层和太阳系中可能存在的生物特征。例如，脂质双层膜是我们在地球上知道的生命的中心前提。根据分子动力学模拟进行的先前研究表明，由极小的含氮分子制成的极性反转膜(称为偶氮体)在诸如土星的卫星土卫六等低温液体世界中可能动力学丰富。

瑞典查尔默斯理工大学化学与化学工程系的H.Sandström和M.Rahm在《科学进展》的最新报告中，研究了偶氮体形成的热力学可行性，迈出了下一步的工作。他们使用量子力学计算预测，脂质体不像脂质双层分子那样在液体水中能够自组装。他们提出，由于严格的无水和低温条件，对于土卫六上的假设天体生物学而言，细胞膜可能是不必要的。这些对预测性计算天​​文生物学的努力对于蜻蜓任务计划于2034年在泰坦登陆有重要意义。

土星的土卫六具有丰富的大气化学成分和受季节性降雨(主要是甲烷和乙烷循环)驱动的动态表面形态。科学家观察了泰坦极地附近的碳氢化合物湖泊和海洋，以便与地球相对于生命起源的水文循环进行比较。但是，土卫六的表面条件是90至94 K的寒冷状态，与地球相反，土卫六的最外层表面不含氧气，并被大气光化学产物覆盖。研究人员还怀疑在最外层有机层的下面有冰水结冰。作为对生命极限的最严格测试，泰坦提供了一个独特的环境，可以探索自然界的化学复杂性及其在低温下在没有太阳系衰老的情况下没有液态水的情况下的发展。

固氮体是由具有氮首基和烃尾基的小分子制成的膜。与水中的正常脂质膜相比，疏水基团(憎水基团)保留在偶氮体膜的外部(极性反转)，而疏水基团通常保留在内部。研究小组使用低温甲烷中的分子动力学溶液预测，如果结构是由丙烯腈(C2H3CN)制成的，它们的弹性将与水溶液中的普通脂质双层相似。偶氮小体的可能性进一步引发了关于生命极限的讨论。经过最初的预测两年后，科学家在Titan上惊人地检测到丙烯腈使用Atacama大毫米/亚毫米阵列(ALMA)。

由于非生物和生物正常的膜和胶束是通过有利的热力学驱动的自发自组装过程形成的。科学家们研究了拟议的偶氮体膜是否仍然对热力学基础同样可行。为此，Sandström等。提出了使用量子化学计算对偶氮体动力学持久性的估计，然后解决了在严格的泰坦热动力学条件下假想生物的假设。

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