NASA 確認土衛六（泰坦）大氣中含有丙烯腈，為什麼說丙烯腈提供了土衛六上存在生命的可能性？
7 月 28 日 NASA 科學家在 Science Advances 上發文聲稱確認土衛六（泰坦）大氣中含有丙烯腈（C2H3CN)，並稱，丙烯腈的含量足以在泰坦的海洋中形成每立方厘米一千萬個細胞膜。
ALMA detection and astrobiological potential of vinyl cyanide on Titan
為什麼說丙烯腈能夠形成細胞膜？
這次發現，是不是意味著泰坦上真的可能存在生命形式？
謝 @haibaraemily 邀
我其實不懂天體生物學，也不懂行星科學，在這兒拋磚引玉，給一點自己領域角度的看法。
經過幾十年對分子雲的觀測，我們已經知道丙烯腈（C2H3CN）在分子雲中大量存在。丙烯腈在行內被戲稱為 interstellar weed，意思就是在分子雲射電光譜譜線的「森林」中到處冒出來的「野草」。不過，weed 也有大麻的意思，所以我總想笑。
所以，丙烯腈存在於外太空，不是一件新鮮的事情。注意到，這次的丙烯腈是通過射電波段觀測到的，意味著它一定是在高層大氣稀薄的地方。因為過高的氣壓會導致分子譜線壓力變寬（pressure broadening）而被稀釋。在其他行星/衛星的高層大氣發現如此「複雜」的分子，是一件有意思的事情。這意味著太陽系內行星/衛星的大氣反應非常複雜，增加了底層大氣能夠形成更大分子的可能性——化學反應的速度和氣壓正相關，氣壓越高，分子間碰撞的機會越多嘛。這說明，深入探測像泰坦這樣具有濃密大氣的行星/衛星的低層大氣很有搞頭。
【圖】論文中給出的丙烯腈譜線（B 和 C，A 是沒去背景的原譜，有大量一氧化碳，D 是乙腈 CH3CN 的譜）。目測譜線半峰寬只有 2 MHz 左右，而分子譜線的壓力變寬係數為 2.25 MHz/mBar，所以高層大氣的氣壓就大概在 1 mBar 左右。
這項研究中，作者根據探測到的丙烯腈的量，以及譜線的形狀，支持了前人提出的兩條丙烯腈生成路徑中的一條：乙烯和氰的反應
但是作者認為前人低估了這個反應的反應速率。因此，這個研究應該會帶動地面的實驗物理化學團隊做跟進研究，進一步搞清高層大氣中丙烯腈的生成和消解路徑，至少去測一個更準確的反應速率才是。
這項研究可能表明，和泰坦大氣成分相似的星球上，腈類化合物也應該普遍存在。而我們知道，有機化學中，腈基可以生成羧基和氨基，也是增長碳鏈非常重要的手段。所以，太空中的腈類也許真有可能進一步合成氨基酸等生命前體分子（prebiotic molecule）。
我的解讀就到這兒了。能不能形成細胞膜，以及依賴甲烷的生命形式，還請天體生物學的專家來作介紹。
@十八兔子 感謝這位答主的文獻和嚴謹的精神，但是不得不說，您對有機化學和前生物進化確實缺乏必要的了解所以犯了一些錯誤，還請您稍作修改。（ 同時@迷路 ）
1.此膜非彼膜，更不能膜（ha），細胞膜結構和您感興趣的超濾膜材料並沒有什麼直接的聯繫。
（碳基）生物的細胞膜是在水相環境下，由兩親性的磷脂雙分子層構成的囊泡（vesicle）結構。兩親性分子，也就是detergent/amphiphile，是一端親水一端疏水的分子。在水相條件下，足夠濃度的兩親性分子在熱力學驅動下自發組裝形成囊泡或者膠束（micelle）等組裝體。因為雙分子層結構中間的疏水區域，囊泡結構可以阻止周圍水相中的一些水溶性分子/離子穿過囊泡進入其中，從而創造出選擇性，繼續發展就可能得到所謂的原細胞。而這一過程也是肥皂去污等等的基礎原理。
作者在這篇文章（Stevenson, J., Lunine, J., Clancy, P. (2015). Membrane alternatives in worlds without oxygen: Creation of an azotosome. Science advances, 1(1), e1400067.）中使用分子動力學模擬的方式，在以甲烷為體相的情況下模擬了泰坦上有的各種分子，最後發現計算結果顯示丙烯腈小分子可以自組裝形成囊泡結構（實驗不好做哦還是低溫液態甲烷環境），並具有一定的強度和穩定性，並有與水相中的磷脂膜類似的柔性。（但請注意作者自己也承認：「We just worked with the compounds that we knew were there and asked, 『If this was your palette, what can you make out of that?』」）
As a proof of concept for vesicle formation in a methane-rich environment, we began our search for polar materials using those that form naturally when ultraviolet light interacts with a methane- and nitrogen-containing atmosphere (12). From spectroscopic observations by the Cassini orbiter, we know the most common polar compounds in the upper portion of Titan』s methane-nitrogen atmosphere, as shown in Table 1 [(12), p. 167]. Lower in the atmosphere, all of these species condense into aerosols, preventing further observation by Cassini. Laboratory experiments to reproduce the methane-nitrogen atmosphere have generally produced a tar-like residue of molecules, called tholins (17). These tholins have been found to consist of hydrocarbons, nitriles, and amines (17). Therefore, we have also included primary nitriles and amines of lengths propyl-hexyl in our study, although the abundance of the tholins relative to the Cassini-observed species is uncertain.
丙烯腈構成的膜結構，只不過是物理化學原理在泰坦上的甲烷海洋（而不是水）中的一次重演（說簡單點就是相似相溶[斜眼]）。跟水體系中的磷脂膜結構不同的是，液態甲烷海洋中甲烷是非極性分子，所以相當於形成了反相的囊泡結構，非極性/疏水基團在外，極性/親水基團在內（如圖1）。
圖2：不同狀態的丙烯腈。A. Azotosome囊泡（即本文提出的基於丙烯腈形成的「細胞膜」結構），相互交錯的氮原子和氫原子加強了該結構的穩定性；B. 固態；C. 膠束結構，相鄰的氮原子使得該結構非常的不穩定；D. 直徑90埃的一個Azotosome囊泡，相當於一個小號病毒。
您所說的超濾膜，是孔徑較小的微孔過濾膜，跟細胞膜不是一類東西啦。那篇文章中也是說丙烯腈小分子形成了這樣的結構。（不用考慮丙烯腈對於地球生物的毒性因為那個液態甲烷海洋裡面……
2. 極低溫度的非極性有機物甲烷應該無法溶解聚丙烯腈
而聚丙烯腈這個玩意兒……半晶態，熔點高，側鏈帶極性集團。它的結構已經決定了它並不是什麼好的兩親性分子，不適合形成膜結構（寡聚的另說）。不僅如此，1930年合成出來時，就是因為沒有合適溶劑將其溶解導致了對其研究的暫時停滯。後來才使用離子液體、DMF等非質子極性有機溶劑溶解才逐漸使其被製成纖維等。
而在泰坦上面的液態甲烷海洋里（74 K），低溫的非極性溶劑甲烷是不應能夠溶解聚丙烯腈的，更別說形成什麼膜結構了。如文章中所說，是丙烯腈小分子形成了膜結構。
以上
--------------------------------------------------------10月6日更新---------------------------------------------------------
嚴重感謝 @白贇昊 前輩從專業的角度對我的答案的指正和解惑，我也學到了很多，指路在此。
白贇昊：NASA 確認土衛六（泰坦）大氣中含有丙烯腈，為什麼說丙烯腈提供了土衛六上存在生命的可能性？
根據前輩的解釋，細胞膜結構（脂質雙層膜）有其特殊功能性及複雜性，簡單的超濾膜結構遠遠不具備這樣的功能，因為相關知識有限，我沒有弄明白這一點！前輩的答案已收藏，有時間我會繼續認真研讀。
---------------------------------------------------------原答案----------------------------------------------------------------
謝邀。
第一次被邀請，受寵若驚，前面的 @胡吖 前輩已經作了解答，我會嘗試用更淺顯清晰的形式，從不同角度回答這個問題，因為對有機化學這一塊的了解有限，如果有錯誤還請大神們指正。
丙烯腈，百度已對其物理、化學、分子結構等性質有表述，簡單點講，這是一種易燃易爆有機物，微溶於水，易熔於有機溶劑，不屬高分子有機化合物，對地球生物來說具有毒性，這裡就只拍鏈接，不複製粘貼內容了
丙烯腈_百度百科
丙烯腈有一個重要的特點，就是具有自聚特性，可以通過鏈式反應形成聚丙烯腈，而目前製作聚丙烯腈的工藝之一是電離。而聚丙烯腈是一種可以應用於化工、生物、醫學等眾多領域的超濾膜物質，對地球生物來說，也是無毒無公害的。
拍一個聚丙烯類物質的百度百科謹供參考：
聚丙烯_百度百科
我們都知道，泰坦（土衛六）是一顆具有大氣、充滿甲烷等碳氫化合物的巨大星球，外部被濃厚的富氮大氣包裹，空氣中充滿甲烷等碳氫化合物，其表面具有甲烷的湖泊、河流，冰封地下還可能存在海洋，被認為非常類似早期的地球，甚至可能具有生命，其重要原因是有雷電等自然現象。
理論上來講，我們不該用地球生物的模式去套用外星生物，但一個完整的生命，無論是碳基還是理論上的硅基生物，除了其內在的物質，必然需要一個類似細胞膜/壁這樣的膜結構，以保護內在物質、並和外在物質作交換，具備這樣的結構是生物的大前提，使得生物有機會產生更複雜的內在結構並得以進化。
這也是超濾膜物質在生物學方面的重要意義，泰坦星具備丙烯類物質自然聚合的條件，聚丙烯腈可以起到類似細胞膜的功用，在長時間的自然作用下，它確實具備在泰坦星上為原始生命貢獻膜結構的可能。
當然，並不是所有的生命和准生命都具有完整的細胞結構，最有力的實例就是朊病毒。
朊病毒不是生物，其本質只是一種高分子蛋白質，具有特殊的結構，甚至連RNA和DNA都不具備，比普通的病毒結構還要極簡化。
對朊病毒到底是如何產生的，大概可能有幾種說法，一種是它是非常原始的蛋白結構、不能稱之為生命的有機物，是生命進化的早期形式；一種理論認為細菌退化為病毒，再由病毒退化而成，是更極簡化的病毒；還有一種理論，認為它和普通的病毒一樣都是進化的副產品，是「錯誤的代碼」、生命的寄生蟲，但無論如何，從進化的角度來說，有機物如果想進一步進化為高級生命體，膜結構應該是不可或缺的，這就是丙烯腈的發現所具有的意義。
-------------------------------------------------------8月2日晚補充-------------------------------------------------------
嚴重感謝@Luyao Zou 的回答從化學的專業角度解釋了這個問題，開拓了我的思路，參考其解答，我又去研讀了相關論文來整理思路以及理論調整，有意義的參考資料如下：
Membrane alternatives in worlds without oxygen: Creation of an azotosome （無氧世界生物膜的替代品：氮基膜）/2015年2月27日
土衛六上發現可能形成「氮基生命」的材料_搜狐旅遊_搜狐網
第一篇論文作於2015年，是探討，在類似泰坦這樣的無氧大氣行星的生物模式，作者認為在低溫、充滿液態甲烷而非水的大環境下，地球生物的細胞膜、傳統的脂質雙層膜需要另外的替代品，所以作者提出「氮基膜（azotosomes）」的概念，並評估論證丙烯腈是最合適的膜結構的候選者，其甚至具備自我組織的能力。我想這對題主也是一個很重要的參考材料，值得認真閱讀研究。
第二篇是國內本次論文的相關報道，有趣的是文中提到，「Nixon說：丙烯氰（腈）可能遍布土衛六，然後靜靜地躺在地表，成為有機殘留物，也可能發生反應，成為長鏈聚合物。或者，它們也可能落在湖泊中，而一旦它落入湖中，便開始自我組織。」
總之，結合兩篇論文，應是2015的論文小組提出泰坦上能組成細胞膜材料的假說，然後有目的性地對泰坦進行調查，並得到了可喜的結果：泰坦上不但有丙烯腈，而且還不少。
謝邀。
丙烯腈，也被稱為乙烯基氰，在塑料製造中很有用。在土星最大衛星泰坦的惡劣條件下，這種化學物質被認為能夠形成與細胞膜類似的穩定的、靈活的結構。
脂質雙層結構是地球生物細胞膜的主要組成部分，它將細胞的內部和外部分離，而現在這隻團隊發現丙烯腈是最佳候選。
能夠形成一個穩定的膜分離內外部環境的一個很重要條件,因為它提供了讓化學物質在足夠長的時間可以交互物質。
以上是引用其他報道上資料，簡單解釋一下就是，丙烯腈在土衛六上，有可能形成細胞膜的膜分離結構，細胞的本質就是給生命提供一個場所，進行穩定的物質交換，丙烯腈滿足這個條件。
這次發現，是不是意味著泰坦上真的可能存在生命形式？
當然可能，但是可能性依然很低。其實沒什麼了不起的發現，甚至不算什麼大新聞，丙烯腈結構的細胞人類從未發現過，也沒辦法自己製造出來，所以無法確定丙烯腈真的能形成細胞結構。這玩意和硅基生命一樣，只存在於假設當中。
結論是：NASA行星部門缺經費了所以搞個大新聞。梳理一下吧：
三大分類系統(古細菌 真正細菌 真核生物)中的生物，都被生物膜結構所包裹。
事實上，生物膜結構被認為是具有新陳代謝的生物的基本(膜上存在的離子通道，離子泵，孔蛋白，受體蛋白等對代謝必不可少)
生物膜界定一塊封閉的空間，使膜內部能夠維持一種與外界不同的穩定的生化環境(使得生物能對抗環境擾動而長期存在)
回到這個新聞的主角聚丙烯腈，聚丙烯腈分離膜是較早被用於工業化生產的聚合物分離膜材料之一。研究也發現了它對生物大分子(主要蛋白質)的相容性很高
順便找到一篇文獻《聚丙烯腈分離膜表面的酶固定化研究進展 》裡面提到了它可以結合殼聚糖增加了固定酶的效率，正如新聞所說「丙烯腈尤其擅長形成構築細胞膜所需的穩定、靈活的結構」
一是，丙烯腈早就已經在土衛六上發現過了，搜了下至少2014年就已經「在土衛六的大氣層及地表存在大量丙烯氰（C3H3N）」
二是，聚丙烯氰超濾膜的能力不如磷脂雙分子層(查了下沒有提到親水疏水性有錯誤希望學化學的指出)，磷脂雙分子層的親水疏水性對於脂溶性高的物質通透性高，而對些非脂溶性的物質或水溶性強的物質則需要通道蛋白協助擴散。
三是，就算是只有最簡單的膜結構的古細菌，膜結構固然重要，但更重要的是膜上的各種蛋白，沒有這些通道蛋白那就只是個半透膜球而已。
所以等哪天NASA發現三級結構的蛋白質，再談外星類地球生物吧…
共發現了兩種物質，一種是丙烯腈，另一種被稱作「碳鏈陰離子」，兩種都為更複雜有機分子的形成提供了必要的條件。我個人認為，發現地外生命的日子已經越來越近了。
」意味著泰坦上真的可能存在生命形式」
上面這句話的重點不在泰坦，也不在生命形式，而在於「可能」二字。
舉個例子，你看到一片樹林，就說附近可能存在房子，因為樹木是造房子的材料。
但是這片樹林也有可能是原始森林，你看到之前從未有人涉足，哪來的房子？
房子可能存在的因素是人，是使用者，而不是材料。
細胞也一樣，不是說材料存在，就一定存在。
「可能」二字，用的太曖昧
推薦閱讀：
※博伊德-布希曼曝光的外星人是真的嗎？
※为什么寻找外星生命要先找水？有没有可能有一种生命的存在需要的条件是跟地球的环境完全不同？