A tudósok apró üveghengerekben újrateremtették a Titánon, a Szaturnusz legnagyobb holdján uralkodó egyedi kémiai körülményeket itt a Földön, és a kísérlet során feltárták a Hold ásványi összetételének eddig ismeretlen jellemzőit.
A Titán a második legnagyobb műhold a Naprendszerben a Jupiterhez tartozó Ganymedes után, sűrű légköre főként nitrogénből és metánkeverékből áll. Ez a sárgás köd körülbelül -180°C hőmérsékletet tart fenn. A légkör alatt tavak, tengerek és folyékony metánból és etánból álló folyók borítják a Titán jeges kérgét, különösen a sarkok közelében. A folyékony vízhez hasonlóan ezek a földgázok is részt vesznek egy körforgásban, amelyben elpárolognak, felhőket képeznek, majd lehullanak a Hold felszínére.
A Titán sűrű légköre, folyadékfelszíne és az évszakos időjárási ciklusok miatt ez a hideg hold egy kicsit olyan, mint a Föld, és bolygónkhoz hasonlóan szenet, hidrogént és oxigént tartalmazó szerves molekulákkal rendelkezik. A Titánon előforduló szerves kémia miatt a tudósok úgy vélik, hogy a Hold hatalmas laboratóriumként szolgálhat a Földön az élet megjelenése előtt lezajlott kémiai reakciók tanulmányozására.
De csak egy űrszonda, a Cassini figyelte meg részletesen a Szaturnuszt és holdjait, ami megnehezíti a Titánon felfedezett furcsa kémiai összetétel földi tanulmányozását. Ezért a közelmúltban tudósok egy csoportja úgy döntött, hogy egy kémcsőben modellezi a Titánt.
Először a csoport folyékony vizet helyezett kis üveghengerekbe, és a hőmérsékletet a Titanichoz hasonló körülményekre csökkentette. A víz megfagyott, a Titán jeges kérgét utánozva. A csapat ezután etánt adott a csőhöz, amely folyékony lett, mint a tavak a Titán felszínén. Végül nitrogént adtak hozzá, hogy létrehozzák a Titán légkörét, majd kissé megváltoztatták a hőmérsékletet a csőben, hogy szimulálják a hőmérséklet-ingadozásokat a Titán felszínén és légkörének különböző rétegeiben.
Legújabb tanulmányukban, amelyet augusztus 26-án mutattak be az American Chemical Society őszi találkozóján, a csapat két vegyületet adott hozzá, az acetonitrilt (ACN) és a propionitrilt (PCN). A Cassini-misszió adatai azt mutatják, hogy ezek a vegyületek bőségesen előfordulnak a Titánon. A legtöbb korábbi tanulmány a két vegyületet külön-külön, tiszta formában tanulmányozta, de a csapat azt szerette volna látni, hogy mi történne, ha a vegyületeket összekevernék, mint ahogy az a Titán esetében is előfordulhat. Ellentétben azzal, hogy az egyes vegyületekkel külön-külön dolgozunk, ha összekeverjük őket, teljesen más eredményt kaphatunk a szerkezetben, vagyis abban, hogy a molekulák hogyan szerveződnek, hogyan kristályosodnak, vagy alakulnak szilárd formává.
A csapat megállapította, hogy titánszerű körülmények között az ACN és a PCN egészen másképpen viselkedik, mint bármelyik vegyület önmagában. Ugyanis a hőmérséklet, amelyen a vegyületek olvadnak vagy kristályosodnak, drámai módon, több száz Celsius-fok nagyságrendben változnak.
Ezek az olvadáspontok és kristályosodási pontok relevánsak lennének a Titán homályos sárga légkörében. A légkör különböző rétegeinek hőmérséklete a Hold felszíne feletti magasságtól függően változik, így annak megértéséhez, hogy a ködben lévő vegyi anyagok hogyan viselkednek, az új tanulmány szerint figyelembe kell venni ezeket a hőmérséklet-ingadozásokat.
Ezenkívül a tudósok azt találták, hogy amikor az ACN és a PCN kristályosodik, különböző kristályszerkezeteket vesznek fel attól függően, hogy önmagukban vagy más vegyület jelenlétében vannak-e jelen. A kristályok akkor jönnek létre, amikor egy vegyület egyes molekulái magasan szervezett szerkezetté egyesülnek. Noha ennek a szerkezetnek az építőkövei - a molekulák - ugyanazok maradnak, olyan tényezőktől függően, mint a hőmérséklet, kissé eltérő konfigurációkban kapcsolódhatnak egymáshoz.
Ezeket a kristályszerkezeti eltéréseket ún polimorfok, és amikor az ACN és a PCN önmagukban léteznek, akkor magas hőmérsékleten egy polimorfot vesznek fel, alacsony hőmérsékleten pedig egy másikat. De a tudósok észrevették, hogy ha van keverék, akkor a magas és az alacsony hőmérséklet stabilitása bizonyos értelemben megváltoztatható. Ezek a finom részletek arról, hogy a vegyületek mikor és hogyan érik el a stabilizált szerkezetet, valóban megváltoztathatják annak megértését, hogy milyen ásványok találhatók a Titánon.
A NASA 2026-ban induló Dragonfly küldetése, amely a tervek szerint 2034-ban indul, és XNUMX-ben érkezik meg a Szaturnuszhoz, további információkkal szolgálhat a Titán in situ ásványi összetételéről.
Olvassa el még: