Fascynujące odkrycie na Tytanie. To prawdziwe wyzwanie dla chemików
Tytan jest zdecydowanie jednym z najciekawszych obiektów Układu Słonecznego. Ten pomarańczowy księżyc Saturna jako jedyny pokryty jest gęstą atmosferą. Nie bez powodu naukowcy bardzo często porównują ten glob z Ziemią sprzed miliardów lat.
Ilustracja krajobrazu na Tytanie
Atmosfera Tytana drastycznie różni się od współczesnej atmosfery Ziemi. Nie zmienia to jednak faktu, że badacze podejrzewają, iż na początku istnienia Ziemi także i nasza planeta miała atmosferę bogatą w azot i metan. Nowa praca zespołu z Chalmers i NASA dodaje do tej układanki zaskakujący element.
W artykule naukowym opublikowanym w periodyku PNAS naukowcy wskazują, że metan, etan i cyjanowodór, powszechne na Tytanie, mogą wchodzić w interakcje uznawane dotąd za niemożliwe. Wyjątkowo polarny cyjanowodór tworzy kryształy z niepolarnymi metanem i etanem. To spore zaskoczenie, bowiem stoi to wprost w sprzeczności z zasadą „podobne rozpuszcza podobne”, zgodnie z którą takie substancje powinny pozostawać rozdzielone niczym olej i woda.
Zaskakujące procesy chemiczne na powierzchni Tytana
Nasza luka w wiedzy dotyczy zatem tego, co dzieje się z cyjanowodorem po jego powstaniu w atmosferze Tytana. Zespół naukowców z NASA testował mieszaniny cyjanowodoru z metanem i etanem w ok. 90 K (ok. -180 st. C). W tych warunkach HCN jest kryształem, a metan i etan cieczami. Analiza przeprowadzona metodami spektroskopii laserowej wykazała, że cząsteczki pozostały nienaruszone, ale zaszła zmiana ich uporządkowania.
Do wyjaśnienia wyników zaangażowano grupę Martina Rahma z Chalmers, od lat badająca HCN. Badacze przeprowadzili rozbudowane symulacje komputerowe, umożliwiające przetestowanie tysięcy konfiguracji stałych struktur. W toku swoich prac badacze wykazali, że węglowodory mogą wnikać w sieć krystaliczną HCN, tworząc stabilne kryształy, zgodne ze widmami zmierzonymi przez NASA.
„To bardzo ekscytujące ustalenia, które mogą pomóc zrozumieć coś w skali całego księżyca, którego rozmiary przecież przypominają Merkurego” - powiedział Martin Rahm. „Odkrycie nieoczekiwanej interakcji między tymi substancjami może wpłynąć na naszą wiedzę o geologii Tytana i jego jezior, mórz i wydm” - dodał.
Sonda Dragonfly zrewolucjonizuje naszą wiedzę o Tytanie
„Pytanie, które sobie zadaliśmy, brzmiało trochę szalenie: czy pomiary da się wyjaśnić strukturą krystaliczną, w której metan lub etan mieszają się z cyjanowodorem? To przeczy regule chemii „podobne rozpuszcza podobne”” - zaznacza Rahm. Tym samym mamy dowody na rozszerzenie granic chemii.
Kolejnym etapem badań, będzie misja sondy Dragonfly, której start zaplanowano na 2028 r. Po dolocie do Tytana w 2034 r. potężny dron zbudowany przez NASA będzie badał powierzchnię globu z powietrza, analizując przy tym chemię prebiotyczną i poszukując śladów obecnego lub przeszłego życia. Do tego czasu zespół z Chalmers i NASA kontynuuje prace nad chemią HCN i możliwymi mieszaninami w zimnych środowiskach kosmicznych.
