Vedci znovu vytvorili jedinečné chemické podmienky, ktoré existujú na Titane, najväčšom mesiaci Saturnu, v malých sklenených valcoch tu na Zemi a experiment odhalil dovtedy neznáme vlastnosti minerálneho zloženia Mesiaca.
Titan je po Ganymede druhý najväčší satelit v slnečnej sústave, ktorý patrí Jupiteru, má hustú atmosféru pozostávajúcu najmä z dusíka s prímesou metánu. Tento žltkastý opar si udržuje teplotu okolo -180° C. Pod atmosférou sú jazerá, moria a rieky tekutého metánu a etánu, ktoré pokrývajú ľadovú kôru Titanu, najmä v blízkosti pólov. Podobne ako tekutá voda na Zemi, aj tieto prírodné plyny sa zúčastňujú cyklu, v ktorom sa vyparujú, tvoria oblaky a potom prší na povrch Mesiaca.
Hustá atmosféra Titanu, povrch kvapaliny a sezónne poveternostné cykly robia tento chladný mesiac tak trochu ako Zem a podobne ako naša planéta má organické molekuly obsahujúce uhlík, vodík a kyslík. Kvôli tejto organickej chémii, ktorá sa vyskytuje na Titane, vedci veria, že Mesiac by mohol slúžiť ako obrovské laboratórium na štúdium chemických reakcií, ku ktorým došlo na Zemi predtým, ako sa na planéte objavil život.
Iba jedna kozmická loď, Cassini, však podrobne pozorovala Saturn a jeho mesiace, čo sťažuje vykonávanie pozemných štúdií podivného chemického zloženia objaveného na Titane. Skupina vedcov sa preto nedávno rozhodla vymodelovať Titan v skúmavke.
Najprv skupina umiestnila tekutú vodu do malých sklenených valcov a znížila teplotu na podmienky podobné tým v titaniku. Voda zamrzla a napodobňovala ľadovú kôru Titanu. Tím potom do skúmavky pridal etán, ktorý sa stal tekutým ako jazerá na povrchu Titanu. Nakoniec pridali dusík na vytvorenie atmosféry Titanu a potom mierne zmenili teplotu v trubici, aby simulovali kolísanie teploty na povrchu Titanu a v rôznych vrstvách jeho atmosféry.
Vo svojej najnovšej štúdii, prezentovanej 26. augusta na jesennom stretnutí American Chemical Society, tím pridal dve zlúčeniny, acetonitril (ACN) a propionitril (PCN). Údaje z misie Cassini naznačujú, že tieto zlúčeniny sú na Titane bohaté. Väčšina predchádzajúcich štúdií študovala tieto dve zlúčeniny oddelene v ich čistej forme, ale tím chcel zistiť, čo by sa stalo, keby boli zlúčeniny zmiešané, ako by to mohlo byť v prípade Titanu. Na rozdiel od práce s každou zlúčeninou oddelene, ak ich zmiešate dohromady, môžete získať úplne iný výsledok v štruktúre, to znamená, ako budú molekuly organizované a ako budú molekuly kryštalizovať, alebo sa premenia na pevnú formu.
Tím zistil, že v podmienkach podobných titánu sa ACN a PCN správajú úplne inak ako každá zlúčenina samotná. Konkrétne, teploty, pri ktorých sa zlúčeniny topia alebo kryštalizujú, sa dramaticky menia, rádovo v stovkách stupňov Celzia.
Tieto body topenia a kryštalizácie by boli relevantné v zahmlenej žltej atmosfére Titanu. Rôzne vrstvy atmosféry sa líšia v teplote v závislosti od nadmorskej výšky nad povrchom Mesiaca, takže na pochopenie toho, ako sa chemikálie v opare správajú, nová štúdia naznačuje, že tieto teplotné výkyvy je potrebné vziať do úvahy.
Okrem toho vedci zistili, že keď ACN a PCN kryštalizujú, prijímajú rôzne kryštálové štruktúry v závislosti od toho, či sú samotné alebo v prítomnosti inej zlúčeniny. Kryštály sa tvoria, keď sa jednotlivé molekuly zlúčeniny spoja do vysoko organizovanej štruktúry. Hoci stavebné kamene tejto štruktúry - molekuly - zostávajú rovnaké, v závislosti od faktorov, ako je teplota, sa môžu spájať v mierne odlišných konfiguráciách.
Tieto variácie v kryštálovej štruktúre sú známe ako polymorfya keď ACN a PCN existujú samy osebe, prijímajú jeden polymorf pri vysokých teplotách a iný pri nízkych teplotách. Vedci si však všimli, že ak existuje zmes, potom sa stabilita vysokej a nízkej teploty môže v určitom zmysle zmeniť. Tieto jemné detaily o tom, kedy a ako zlúčeniny dosiahnu stabilizovanú štruktúru, by mohli skutočne zmeniť chápanie toho, aké minerály možno nájsť na Titane.
Misia Dragonfly NASA, ktorá sa má spustiť v roku 2026 a doraziť k Saturnu v roku 2034, môže poskytnúť viac informácií o minerálnom zložení Titanu in situ.
Prečítajte si tiež: