Tholin

Tolinlar (yunoncha tholós (tholós) „tumanli“ yoki „loyqa“ degan maʼnoni anglatadi) oddiy uglerodning quyosh ultrabinafsha nurlari yoki kosmik nurlar nurlanishi natijasida hosil boʻlgan turli xil organik birikmalardir. Tarkibida karbonat angidrid, metan, etan va koʻpincha azot bilan birgalikda suv ham mavjud. Tolinlar bir-biriga bogʻlangan boʻlinmalarning takrorlanuvchi zanjirlaridan va funktsional guruhlarning, odatda nitril va uglevodorodlarning murakkab birikmalaridan hamda ularning aminlar va fenillar kabi parchalangan shakllaridan tashkil topgan tartibsiz polimerga oʻxshash materiallardir. Tolinlar hozirgi davrda Yerda tabiiy ravishda hosil boʻlmaydi, lekin ular tashqi Quyosh tizimidagi muzli jismlar yuzasida juda koʻp miqdorda va tashqi Quyosh tizimi sayyoralari va ularning yoʻldoshlari atmosferasida qizgʻish aerozollar shaklida topilgan.

Suv mavjud boʻlganda, tolinlar prebiyotik kimyo uchun hom ashyo boʻlishi mumkin (yaʼni, hayotning asosiy kimyoviy moddalarini tashkil etuvchi jonsiz kimyo). Ularning mavjudligi Yerda va ehtimol boshqa sayyoralarda hayotning kelib chiqishiga taʼsir qiladi. Atmosferadagi zarrachalar sifatida tolinlar yorugʻlikni tarqatadi va hoyot faoliyatiga taʼsir qilishi mumkin.
Tolinlar laboratoriyada ishlab chiqarilishi mumkin va odatda turli xil tuzilmalar va xususiyatlarga ega boʻlgan koʻplab kimyoviy moddalarning heterojen aralashmasi sifatida oʻrganiladi. Termogravimetrik tahlil kabi usullardan foydalangan holda, astrokimyogarlar ushbu tolin aralashmalarining tarkibini va ulardagi alohida kimyoviy moddalarning aniq xarakterini tahlil qiladilar.

Umumiy maʼlumotlar

„Tolin“ atamasi astronom Karl Sagan va uning hamkasbi Bishun Xare tomonidan oʻzining Miller-Urey tipidagi tajribalarida Titan atmosferasida topilgan metan oʻz ichiga olgan gaz aralashmalari boʻyicha oʻtkazilgan tajribalarida olingan tavsiflash qiyin boʻlgan moddalarni tasvirlash uchun kiritilgan. Ularning „tholin“ nomini taklif qilgan qogʻozida shunday deyilgan:
Oxirgi oʻn yil davomida biz laboratoriyamizda koinotda koʻp boʻlgan CH gazlari aralashmasidan turli xil murakkab organik qattiq moddalarni ishlab chiqarmoqdamiz. Ultrabinafsha (UV) yorugʻlik yoki uchqun oqimi bilan sintez qilingan mahsulot jigarrang, baʼzan yopishqoq, qoldiq boʻlib, anʼanaviy analitik kimyoga chidamliligi tufayli „chiqib boʻlmaydigan polimer“ deb nomlanadi. Ular „Biz “tolinlar” (Grekcha lὸlos, loyli; lekin ayni paytda, tonoz yoki gumbaz)ni namunasiz tavsiflovchi atama sifatida taklif qilamiz“ deb buni izohladilar.

Tolinlar oʻziga xos birikma emas, balki molekulalar spektrini, jumladan, heteropolimerlarni tavsiflaydi, ular baʼzi sayyora yuzalarida qizgʻish, organik sirt qoplamini beradi. Tolinlar bir-biriga bogʻlangan boʻlinmalarning takrorlanuvchi zanjirlaridan va funktsional guruhlarning murakkab birikmalaridan tashkil topgan tartibsiz polimerga oʻxshash materiallardir.  Sagan va Xare „Tolinlarning xususiyatlari ishlatiladigan energiya manbasiga va prekursorlarning dastlabki miqdoriga bogʻliq boʻladi, ammo turli tolinlar orasida umumiy fizik va kimyoviy oʻxshashlik bor“ degan fikrni ilgari suradilar.

Ushbu sohadagi baʼzi tadqiqotchilar tolinlarning toraytirilgan taʼrifini afzal koʻrishadi, masalan, S. Xörst shunday deb yozgan edi: „Shaxsan men „tolinlar“ soʻzini faqat laboratoriyada ishlab chiqarilgan namunalarni tavsiflashda ishlatishga harakat qilaman, chunki biz qanday qilib toʻyinganligini hali bilmaymiz. Biz laboratoriyada ishlab chiqaradigan material Titan yoki Triton (yoki Pluton!) kabi joylarda topilgan materialga oʻxshaydi“. Fransuz tadqiqotchilari ham tolinlar atamasini faqat laboratoriyada ishlab chiqarilgan namunalarni analog sifatida tavsiflashda qoʻllashadi. NASA olimlari, shuningdek, laboratoriya simulyatsiyasi mahsulotlari uchun „tholin“ soʻzini afzal koʻradilar va astronomik jismlar ustidagi haqiqiy kuzatishlar uchun „oʻtga chidamli qoldiqlar“ atamasini qoʻllashadi.

Shakllanishi

Tolinlar yulduzlararo muhitning asosiy tarkibiy qismi deb taxmin qilinadi. Titanda ularning kimyosi yuqori balandliklarda boshlanadi va qattiq organik zarralar hosil boʻlishida ishtirok etadi. Ularning asosiy elementlari uglerod, azot va vodoroddir. Eksperimental ravishda sintez qilingan tolinlarning laboratoriya infraqizil spektroskopiyasi tahlili mavjud kimyoviy guruhlar, jumladan birlamchi aminlar, nitrillar va CH kabi alkil qismlarining oldingi identifikatsiyasini tasdiqladi.

Oʻng tomonda koʻrsatilgandek, tolinlar tabiatda piroliz va radioliz deb nomlanuvchi kimyoviy reaksiyalar zanjiri orqali hosil boʻladi deb taxmin qilinadi. Bu molekulyar azotning dissotsiatsiyasi va ionlanishi bilan boshlanadi va metan energetik zarralar va quyosh nurlanishi bilan davom etadi. Buning ortidan etilen, etan, asetilen, vodorod siyanidi va boshqa kichik oddiy molekulalar va kichik musbat ionlar hosil boʻladi. Keyingi reaksiyalar benzol va boshqa organik molekulalarni hosil qiladi, ularning polimerizatsiyasi ogʻirroq molekulalardan iborat aerozol hosil boʻlishiga olib keladi, keyin esa quyida joylashgan sayyora yuzasida kondensatsiyalanadi va choʻkadi. Past bosimda hosil boʻlgan tolinlar oʻz molekulalarining ichki qismida azot atomlarini oʻz ichiga oladi, yuqori bosimda hosil boʻlgan tolinlar esa terminal pozitsiyalarida azot atomlariga ega boʻlish ehtimoli koʻproq.

Biologik ahamiyati

Baʼzi tadqiqotchilar Yer oʻz rivojlanishining dastlabki bosqichida organik birikmalar tolinga boy kometalar tomonidan ekilgan boʻlishi mumkin, deb taxmin qilishgan va bu hayotning rivojlanishi uchun zarur boʻlgan xom ashyoni taʼminlaydi. Taxminan 2,4 milliard yil avval sodir boʻlgan Buyuk Oksigenlanish hodisasidan beri atmosferadagi erkin kislorod komponentining oksidlovchi xususiyatlari tufayli tolinlar hozirgi Yerda tabiiy ravishda mavjud emas.

Laboratoriya tajribalari ming yillar davomida saqlanishi mumkin boʻlgan katta suyuq suv havzalari yaqinidagi tolinlar prebiyotik kimyoning shakllanishiga yordam berishi mumkinligini koʻrsatadi va bu unsur Yerdagi hayotning kelib chiqishiga taʼsir qiladi. Shuningdek, ekzosayyora atmosferasidagi zarrachalar sifatida tolinlar yorugʻlik tarqalishiga taʼsir qiladi va sayyora sirtlarini ultrabinafsha nurlanishdan himoya qiluvchi ekran vazifasini oʻtaydi, bu esa tiriklik uchun zaruriy omildir. Laboratoriya simulyatsiyalari aminokislotalar bilan bogʻliq hosil boʻlgan qoldiqlarni topdi, bu esa muhim astrobiologik taʼsirga ega. 
Yerda turli xil tuproq bakteriyalari laboratoriyada ishlab chiqarilgan tolinlardan yagona uglerod manbai sifatida foydalanishga qodir. Tolinlar avtotrofiya rivojlanishidan oldin geterotrof mikroorganizmlar uchun birinchi mikrobial oziq-ovqat vazifasini oʻtagan boʻlishi mumkin.

Kosmosda

Sagan va Xare bir nechta joylarda tolinlarning mavjudligini taʼkidlaydilar: „Yerning ibtidoiy okeanlarining tarkibiy qismi sifatida; tashqi sayyoralar va Titan atmosferasidagi qizil aerozollarning tarkibiy qismi sifatida; kometalarda mavjud, uglerodli xondritlar asteroidlar va sayyoradan oldingi quyosh tumanliklari va yulduzlararo muhitning asosiy tarkibiy qismi sifatida. Tashqi Quyosh sistemasidagi kometalar, kentavrlar, koʻplab muzli yoʻldoshlar va Koyper belbog'i obyektlari sirtlari tolin konlariga boy.

Tabiiy yoʻldoshlarda

Titan
Titan tolinlari azotga boy organik moddalardir Titan atmosferasida va yuzasida topilgan azot va metan gazsimon aralashmalarining nurlanishi natijasida hosil boʻladi. Titan atmosferasi taxminan 97% azot, 2,7±0,1% metan va qolgani boshqa gazlardan iborat. Titan misolida, atmosferasidagi tuman va toʻq sariq-qizil rang ikkalasi ham tolinlar mavjudligidan kelib chiqqan deb taxmin qilinadi.

Yeuropa (Yevropa)

Yupiterning Yevropa tabiiy yoʻldoshidagi rangli hududlar tolinlar deb taxmin qilinadi. Yevropaning zarba kraterlari va tizmalarining morfologiyasi, piroliz va radioliz sodir boʻladigan yoriqlardan suyuqlangan materialning chiqib ketishini koʻrsatadi. Yevropada rangli tolinlarni hosil qilish uchun moddalar manbai (uglerod, azot va suv) va reaksiyalarni amalga oshirish uchun energiya manbai boʻlishi kerak. Yevropaning suv muz qobigʻidagi aralashmalar ichki qismdan tanani qayta tiklaydigan kriovulqon hodisalar sifatida paydo boʻlishi va kosmosdan sayyoralararo chang sifatida toʻplanishi taxmin qilinadi.

Rhea

Saturnning Rhea yoʻldoshining orqa yarim sxaridagi keng qorongʻu joylar tolinlar toʻplangan deb taxmin qilinadi.

Triton

Neptunning Triton yoʻldoshi tolinlarga xos qizgʻish rangga ega ekanligi kuzatiladi. Triton atmosferasi asosan azotdan iborat boʻlib, unda maʼlum miqdorda metan va uglerod oksidi mavjud.

Karlik sayyoralar

Pluton

Tolinlar mitti sayyora Plutonda ham uchraydi, shuning uchun uning sirtida qizil va Pluton atmosferasida koʻk rang kuzatiladi. Xaron shimoliy qutbining qizil-jigarrang qopqogʻi, Plutonning beshta yoʻldoshining eng kattasi, Pluton atmosferasidan chiqarilgan metan, azot va tegishli gazlardan hosil boʻlgan va tolinlardan tashkil topgan deb taxmin qilinadi.

Ceres

Tolinlar Dawn missiyasi tomonidan mitti sayyora Ceresda aniqlangan. Sayyora yuzasining katta qismi uglerodga nihoyatda boy, uning yuzasida massa boʻyicha taxminan 20% uglerod mavjud. Uglerod miqdori Yerda tahlil qilingan uglerodli xondrit meteoritlariga qaraganda besh baravar yuqori.

Makemake

Makemake metanni, koʻp miqdorda etan va tolinlarni, shuningdek, ozroq miqdorda etilen, asetilen va yuqori massali alkanlarni koʻrsatishi mumkin, ular metanning quyosh nurlanishining fotolizi natijasida hosil boʻlishi mumkin.

Manbalar 

Kimyo
Astrofizika
Astronomiya
Tabiat
 Organik kimyo