Znanstveniki so poustvarili edinstvene kemijske razmere, ki obstajajo na Titanu, največji Saturnovi luni, v majhnih steklenih valjih tukaj na Zemlji, poskus pa je razkril doslej neznane značilnosti mineralne sestave lune.
Titan je drugi največji satelit v sončnem sistemu za Ganimedom, ki pripada Jupitru, ima gosto atmosfero, sestavljeno predvsem iz dušika s primesjo metana. Ta rumenkasta meglica vzdržuje temperaturo okoli -180° C. Pod atmosfero so jezera, morja in reke tekočega metana in etana, ki prekrivajo Titanovo ledeno skorjo, zlasti blizu polov. Tako kot tekoča voda na Zemlji tudi ti naravni plini sodelujejo v ciklu, v katerem izhlapijo, tvorijo oblake in nato dežujejo na površino Lune.
Zaradi goste atmosfere, tekoče površine in sezonskih vremenskih ciklov Titana je ta hladna luna malo podobna Zemlji in ima tako kot naš planet organske molekule, ki vsebujejo ogljik, vodik in kisik. Zaradi te organske kemije, ki se dogaja na Titanu, znanstveniki verjamejo, da bi luna lahko služila kot ogromen laboratorij za preučevanje kemičnih reakcij, ki so se zgodile na Zemlji, preden se je na planetu pojavilo življenje.
Toda samo eno vesoljsko plovilo, Cassini, je podrobno opazovalo Saturn in njegove lune, zaradi česar je težko izvajati zemeljske študije nenavadne kemične sestave, odkrite na Titanu. Zato se je skupina znanstvenikov nedavno odločila modelirati Titan v epruveti.
Najprej je skupina postavila tekočo vodo v majhne steklene jeklenke in znižala temperaturo na pogoje, podobne tistim na Titaniku. Voda je zmrznila in posnemala Titanovo ledeno skorjo. Ekipa je nato v cev dodala etan, ki je postal tekoč kot jezera na površini Titana. Nazadnje so dodali dušik, da so ustvarili Titanovo atmosfero, nato pa nekoliko spremenili temperaturo v cevi, da so simulirali temperaturna nihanja na Titanovi površini in v različnih plasteh njegove atmosfere.
V svoji najnovejši študiji, predstavljeni 26. avgusta na jesenskem srečanju Ameriškega kemijskega združenja, je ekipa dodala dve spojini, acetonitril (ACN) in propionitril (PCN). Podatki misije Cassini kažejo, da je teh spojin na Titanu veliko. Večina prejšnjih študij je preučevala obe spojini ločeno, v njuni čisti obliki, vendar je ekipa želela videti, kaj bi se zgodilo, če bi spojini zmešali, kot bi se lahko zgodilo na Titanu. Za razliko od dela z vsako spojino posebej, če jih zmešate skupaj, lahko dobite popolnoma drugačen rezultat v strukturi, to je, kako bodo molekule organizirane in kako bodo molekule kristalizirale ali se spremenile v trdno obliko.
Ekipa je ugotovila, da se v pogojih, podobnih titanu, ACN in PCN obnašata precej drugače kot katera koli spojina sama. Namreč, temperature, pri katerih se spojine talijo ali kristalizirajo, se dramatično spreminjajo, na stotine stopinj Celzija.
Ta tališča in kristalizacijske točke bi bile pomembne v megleni rumeni atmosferi Titana. Različne plasti atmosfere se razlikujejo glede na temperaturo glede na nadmorsko višino nad lunino površino, zato nova študija kaže, da je treba upoštevati ta temperaturna nihanja, da bi razumeli, kako se kemikalije v megli obnašajo.
Poleg tega so znanstveniki ugotovili, da ko ACN in PCN kristalizirata, sprejmeta različne kristalne strukture, odvisno od tega, ali sta sama ali v prisotnosti druge spojine. Kristali nastanejo, ko se posamezne molekule spojine združijo v visoko organizirano strukturo. Čeprav gradniki te strukture – molekule – ostajajo enaki, se lahko glede na dejavnike, kot je temperatura, združijo v nekoliko drugačne konfiguracije.
Te spremembe v kristalni strukturi so znane kot polimorfi, in ko ACN in PCN obstajata sama, sprejmeta en polimorf pri visokih temperaturah in drugega pri nizkih temperaturah. Toda znanstveniki so opazili, da če obstaja mešanica, se lahko stabilnost visoke in nizke temperature v nekem smislu spremeni. Te natančne podrobnosti o tem, kdaj in kako spojine dosežejo stabilizirano strukturo, bi lahko resnično spremenile razumevanje tega, katere minerale lahko najdemo na Titanu.
Nasina misija Dragonfly, ki naj bi izstrelila leta 2026 in prispela na Saturn leta 2034, lahko zagotovi več informacij o Titanovi mineralni sestavi in situ.
Preberite tudi: