Oamenii de știință au recreat condițiile chimice unice care există pe Titan, cea mai mare lună a lui Saturn, în mici cilindri de sticlă aici pe Pământ, iar experimentul a dezvăluit caracteristici necunoscute anterior ale compoziției minerale a lunii.
Titan este al doilea satelit ca mărime din sistemul solar după Ganimede, care aparține lui Jupiter, are o atmosferă densă constând în principal din azot cu amestec de metan. Această ceață gălbuie menține o temperatură de aproximativ -180° C. Sub atmosferă se află lacuri, mări și râuri de metan lichid și etan care acoperă crusta de gheață a lui Titan, în special în apropierea polilor. La fel ca apa lichidă de pe Pământ, aceste gaze naturale participă la un ciclu în care se evaporă, formează nori și apoi plouă pe suprafața Lunii.
Atmosfera densă a lui Titan, suprafața lichidă și ciclurile meteorologice sezoniere fac ca această lună rece să fie puțin asemănătoare Pământului și, ca planeta noastră, are molecule organice care conțin carbon, hidrogen și oxigen. Datorită acestei chimie organice care are loc pe Titan, oamenii de știință cred că Luna ar putea servi ca un laborator masiv pentru a studia reacțiile chimice care au avut loc pe Pământ înainte de apariția vieții pe planetă.
Dar doar o navă spațială, Cassini, a observat Saturn și lunile sale în detaliu, ceea ce face dificilă efectuarea de studii la sol ale compoziției chimice ciudate descoperite pe Titan. Prin urmare, un grup de oameni de știință a decis recent să modeleze Titan într-o eprubetă.
Mai întâi, grupul a plasat apă lichidă în cilindri mici de sticlă și a scăzut temperatura la condiții similare cu cele ale Titanicului. Apa a înghețat, imitând crusta de gheață a lui Titan. Echipa a adăugat apoi etan în tub, care a devenit lichid ca lacurile de pe suprafața Titanului. În cele din urmă, au adăugat azot pentru a crea atmosfera lui Titan și apoi au modificat ușor temperatura în tub pentru a simula fluctuațiile de temperatură pe suprafața lui Titan și în diferitele straturi ale atmosferei sale.
În ultimul lor studiu, prezentat pe 26 august la întâlnirea de toamnă a Societății Chimice Americane, echipa a adăugat doi compuși, acetonitril (ACN) și propionitril (PCN). Datele misiunii Cassini indică faptul că acești compuși sunt abundenți pe Titan. Majoritatea studiilor anterioare au studiat cei doi compuși separat, în forma lor pură, dar echipa a vrut să vadă ce s-ar întâmpla dacă compușii ar fi amestecați, așa cum ar putea fi cazul pe Titan. Spre deosebire de lucrul cu fiecare compus separat, dacă le amestecați împreună, puteți obține un rezultat complet diferit în structură, adică modul în care vor fi organizate moleculele și modul în care moleculele se vor cristaliza sau se vor transforma într-o formă solidă.
Echipa a descoperit că, în condiții asemănătoare cu titanul, ACN și PCN se comportă destul de diferit față de fiecare compus singur. Și anume, temperaturile la care compușii se topesc sau cristalizează se modifică dramatic, de ordinul sutelor de grade Celsius.
Aceste puncte de topire și cristalizare ar fi relevante în atmosfera galbenă cețoasă a Titanului. Diferitele straturi ale atmosferei variază ca temperatură în funcție de altitudinea deasupra suprafeței Lunii, așa că pentru a înțelege cum se comportă substanțele chimice din ceață, noul studiu sugerează că aceste fluctuații de temperatură trebuie luate în considerare.
În plus, oamenii de știință au descoperit că atunci când ACN și PCN se cristalizează, adoptă structuri cristaline diferite, în funcție de faptul că sunt singure sau în prezența unui alt compus. Cristalele se formează atunci când moleculele individuale ale unui compus sunt combinate într-o structură foarte organizată. Deși elementele de bază ale acestei structuri - moleculele - rămân aceleași, în funcție de factori precum temperatura, ele se pot uni în configurații ușor diferite.
Aceste variații ale structurii cristaline sunt cunoscute ca polimorfe, iar când ACN și PCN există de la sine, adoptă un polimorf la temperaturi ridicate și altul la temperaturi scăzute. Dar oamenii de știință au observat că, dacă există un amestec, atunci stabilitatea temperaturii înalte și a temperaturii scăzute poate fi, într-un anumit sens, modificată. Aceste detalii fine despre când și cum compușii ajung la o structură stabilizată ar putea schimba cu adevărat înțelegerea ce minerale pot fi găsite pe Titan.
Misiunea NASA Dragonfly, programată să se lanseze în 2026 și să sosească la Saturn în 2034, ar putea oferi mai multe informații despre compoziția minerală a Titanului in situ.
Citeste si: