מדענים שיחזרו את התנאים הכימיים הייחודיים הקיימים על טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, בגלילי זכוכית זעירים כאן על כדור הארץ, והניסוי חשף מאפיינים לא ידועים עד כה של הרכב המינרלים של הירח.
טיטאן הוא הלוויין השני בגודלו במערכת השמש אחרי גנימד, השייך לצדק, יש לו אטמוספירה צפופה המורכבת בעיקר מחנקן עם תערובת של מתאן. אובך צהבהב זה שומר על טמפרטורה של כ-180 מעלות צלזיוס. מתחת לאטמוספירה נמצאים אגמים, ים ונהרות של מתאן ואתאן נוזליים המכסים את קרום הקרח של טיטאן, במיוחד ליד הקטבים. כמו מים נוזליים על פני כדור הארץ, גזים טבעיים אלה משתתפים במחזור שבו הם מתאדים, יוצרים עננים ואז יורדים גשם על פני הירח.
האטמוספירה הצפופה של טיטאן, פני השטח הנוזליים ומחזורי מזג האוויר העונתיים הופכים את הירח הקר הזה לדומה מעט לכדור הארץ, וכמו הפלנטה שלנו, יש בו מולקולות אורגניות המכילות פחמן, מימן וחמצן. בגלל הכימיה האורגנית הזו שמתרחשת על טיטאן, מדענים מאמינים שהירח יכול לשמש מעבדה מסיבית לחקור את התגובות הכימיות שהתרחשו על פני כדור הארץ לפני שהופיעו חיים על הפלנטה.
אבל רק חללית אחת, קאסיני, צפה בשבתאי וירחיו בפירוט, מה שמקשה על ביצוע מחקרים קרקעיים על ההרכב הכימי המוזר שהתגלה על טיטאן. לכן, קבוצת מדענים החליטה לאחרונה לדגמן את טיטאן במבחנה.
ראשית, הקבוצה הניחה מים נוזליים בגלילי זכוכית קטנים והורידה את הטמפרטורה לתנאים דומים לאלו של הטיטאניק. המים קפאו, מחקים את הקרום הקפוא של טיטאן. לאחר מכן הצוות הוסיף אתאן לצינור, שהפך לנוזל כמו האגמים על פני השטח של טיטאן. לבסוף, הם הוסיפו חנקן כדי ליצור את האטמוספרה של טיטאן, ולאחר מכן שינו מעט את הטמפרטורה בצינור כדי לדמות תנודות טמפרטורה על פני השטח של טיטאן ובשכבות השונות של האטמוספירה שלו.
במחקר האחרון שלהם, שהוצג ב-26 באוגוסט במפגש הסתיו של האגודה האמריקנית לכימיקלים, הצוות הוסיף שתי תרכובות, אצטוניטריל (ACN) ופרופיוניטריל (PCN). נתונים ממשימת קאסיני מצביעים על כך שתרכובות אלו מצויות בשפע על טיטאן. רוב המחקרים הקודמים חקרו את שתי התרכובות בנפרד, בצורתן הטהורה, אך הצוות רצה לראות מה יקרה אם התרכובות היו מעורבות, כפי שעשוי להיות המקרה ב-Titan. בשונה מעבודה עם כל תרכובת בנפרד, אם מערבבים אותן יחדיו, אפשר לקבל תוצאה שונה לחלוטין במבנה, כלומר איך המולקולות יהיו מאורגנות, ואיך המולקולות יתגבשו, או יהפכו לצורה מוצקה.
הצוות מצא כי בתנאים דמויי טיטניום, ACN ו-PCN מתנהגים בצורה שונה לחלוטין מכל אחת מהתרכובות לבדן. כלומר, הטמפרטורות שבהן תרכובות נמסות או מתגבשות משתנות באופן דרמטי, בסדר גודל של מאות מעלות צלזיוס.
נקודות ההיתוך וההתגבשות הללו יהיו רלוונטיות באווירה הצהובה המעורפלת של טיטאן. שכבות שונות של האטמוספירה משתנות בטמפרטורה בהתאם לגובה מעל פני הירח, כך שכדי להבין כיצד מתנהגים הכימיקלים באובך, המחקר החדש מציע כי יש לקחת בחשבון את תנודות הטמפרטורה הללו.
בנוסף, המדענים גילו שכאשר ACN ו-PCN מתגבשים, הם מאמצים מבני גביש שונים, תלוי אם הם לבד או בנוכחות תרכובת אחרת. גבישים נוצרים כאשר מולקולות בודדות של תרכובת משולבות למבנה מאוד מאורגן. למרות שאבני הבניין של המבנה הזה - המולקולות - נשארות זהות, בהתאם לגורמים כמו טמפרטורה, הן יכולות להצטרף יחד בתצורות מעט שונות.
וריאציות אלה במבנה הגביש ידועות בשם פולימורפים, וכאשר ACN ו-PCN קיימים בפני עצמם, הם מאמצים פולימורף אחד בטמפרטורות גבוהות ואחר בטמפרטורות נמוכות. אבל מדענים שמו לב שאם יש תערובת, אז היציבות של טמפרטורה גבוהה וטמפרטורה נמוכה יכולה להשתנות במובן מסוים. הפרטים הקטנים האלה של מתי ואיך התרכובות מגיעות למבנה מיוצב באמת יכולים לשנות את ההבנה של אילו מינרלים ניתן למצוא על טיטאן.
משימת השפירית של נאס"א, שתוכננה להשיק ב-2026 ולהגיע לשבתאי ב-2034, עשויה לספק מידע נוסף על הרכב המינרלים של טיטאן באתרו.
קרא גם:
השאירו תגובה