Para ilmuwan telah menciptakan kembali kondisi kimia unik yang ada di Titan, bulan terbesar Saturnus, dalam silinder kaca kecil di Bumi, dan eksperimen tersebut telah mengungkapkan fitur komposisi mineral bulan yang sebelumnya tidak diketahui.
Titan adalah satelit terbesar kedua di tata surya setelah Ganymede, milik Jupiter, memiliki atmosfer padat yang terutama terdiri dari nitrogen dengan campuran metana. Kabut kekuningan ini mempertahankan suhu sekitar -180 ° C. Di bawah atmosfer terdapat danau, laut, dan sungai metana dan etana cair yang menutupi kerak es Titan, terutama di dekat kutub. Seperti air cair di Bumi, gas alam ini berpartisipasi dalam siklus di mana mereka menguap, membentuk awan, dan kemudian turun hujan di permukaan Bulan.
Atmosfer padat Titan, permukaan cair, dan siklus cuaca musiman membuat bulan dingin ini sedikit mirip dengan Bumi, dan seperti planet kita, ia memiliki molekul organik yang mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen. Karena kimia organik yang terjadi di Titan, para ilmuwan percaya bahwa bulan dapat berfungsi sebagai laboratorium besar untuk mempelajari reaksi kimia yang terjadi di Bumi sebelum kehidupan muncul di planet ini.
Tetapi hanya satu pesawat ruang angkasa, Cassini, yang telah mengamati Saturnus dan bulan-bulannya secara rinci, sehingga sulit untuk melakukan studi berbasis darat tentang komposisi kimia aneh yang ditemukan di Titan. Oleh karena itu, sekelompok ilmuwan baru-baru ini memutuskan untuk memodelkan Titan dalam tabung reaksi.
Pertama, kelompok tersebut menempatkan air cair dalam silinder kaca kecil dan menurunkan suhu ke kondisi yang mirip dengan titanic. Airnya membeku, meniru kerak es Titan. Tim kemudian menambahkan etana ke tabung, yang menjadi cair seperti danau di permukaan Titan. Akhirnya, mereka menambahkan nitrogen untuk menciptakan atmosfer Titan, dan kemudian sedikit mengubah suhu di dalam tabung untuk mensimulasikan fluktuasi suhu di permukaan Titan dan di berbagai lapisan atmosfernya.
Dalam studi terbaru mereka, yang dipresentasikan pada 26 Agustus di American Chemical Society Fall Meeting, tim menambahkan dua senyawa, asetonitril (ACN) dan propionitrile (PCN). Data dari misi Cassini menunjukkan bahwa senyawa ini berlimpah di Titan. Sebagian besar penelitian sebelumnya telah mempelajari kedua senyawa secara terpisah, dalam bentuk murni, tetapi tim ingin melihat apa yang akan terjadi jika senyawa tersebut dicampur, seperti yang mungkin terjadi di Titan. Tidak seperti bekerja dengan masing-masing senyawa secara terpisah, jika Anda mencampurnya bersama-sama, Anda bisa mendapatkan hasil yang sama sekali berbeda dalam strukturnya, yaitu, bagaimana molekul akan diatur, dan bagaimana molekul akan mengkristal, atau berubah menjadi bentuk padat.
Tim menemukan bahwa di bawah kondisi seperti titanium, ACN dan PCN berperilaku sangat berbeda dari kedua senyawa itu sendiri. Yaitu, suhu di mana senyawa mencair atau mengkristal berubah secara dramatis, pada urutan ratusan derajat Celcius.
Titik leleh dan kristalisasi ini akan relevan dalam atmosfer kuning kabur Titan. Lapisan atmosfer yang berbeda bervariasi dalam suhu tergantung pada ketinggian di atas permukaan bulan, jadi untuk memahami bagaimana bahan kimia dalam kabut berperilaku, studi baru menunjukkan bahwa fluktuasi suhu ini perlu diperhitungkan.
Selain itu, para ilmuwan menemukan bahwa ketika ACN dan PCN mengkristal, mereka mengadopsi struktur kristal yang berbeda tergantung pada apakah mereka sendiri atau dengan adanya senyawa lain. Kristal terbentuk ketika molekul individu dari suatu senyawa digabungkan menjadi struktur yang sangat terorganisir. Meskipun bahan penyusun struktur ini - molekul - tetap sama, tergantung pada faktor-faktor seperti suhu, mereka dapat bergabung bersama dalam konfigurasi yang sedikit berbeda.
Variasi dalam struktur kristal ini dikenal sebagai polimorf, dan ketika ACN dan PCN ada dengan sendirinya, mereka mengadopsi satu polimorf pada suhu tinggi dan yang lain pada suhu rendah. Tetapi para ilmuwan memperhatikan bahwa jika ada campuran, maka stabilitas suhu tinggi dan suhu rendah dapat, dalam beberapa hal, berubah. Rincian halus tentang kapan dan bagaimana senyawa mencapai struktur yang stabil benar-benar dapat mengubah pemahaman tentang mineral apa yang dapat ditemukan di Titan.
Misi Dragonfly NASA, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2026 dan tiba di Saturnus pada 2034, dapat memberikan informasi lebih lanjut tentang komposisi mineral Titan in situ.
Baca juga: