Mokslininkai atkūrė unikalias chemines sąlygas, egzistuojančias Titane, didžiausiame Saturno mėnulyje, mažuose stikliniuose cilindruose čia, Žemėje, o eksperimentas atskleidė anksčiau nežinomas Mėnulio mineralinės sudėties ypatybes.
Titanas yra antras pagal dydį Saulės sistemos palydovas po Jupiteriui priklausančio Ganimedo, jo tanki atmosfera susideda daugiausia iš azoto ir metano priemaišų. Ši gelsva migla palaiko apie -180° C temperatūrą. Žemiau atmosferos yra ežerai, jūros ir skysto metano ir etano upės, dengiančios ledinę Titano plutą, ypač šalia ašigalių. Kaip ir skystas vanduo Žemėje, šios gamtinės dujos dalyvauja cikle, kurio metu jos išgaruoja, suformuoja debesis, o paskui liejasi ant Mėnulio paviršiaus.
Titano tanki atmosfera, skysčio paviršius ir sezoniniai oro ciklai daro šį šaltą mėnulį šiek tiek panašų į Žemę, o kaip ir mūsų planeta, jame yra organinių molekulių, kuriose yra anglies, vandenilio ir deguonies. Dėl šios organinės chemijos, kuri vyksta Titane, mokslininkai mano, kad Mėnulis galėtų būti didžiulė laboratorija, tirianti chemines reakcijas, įvykusias Žemėje prieš gyvybės atsiradimą planetoje.
Tačiau tik vienas erdvėlaivis „Cassini“ išsamiai stebėjo Saturną ir jo palydovus, todėl sunku atlikti antžeminius Titane aptiktos keistos cheminės sudėties tyrimus. Todėl neseniai grupė mokslininkų nusprendė sumodeliuoti Titaną mėgintuvėlyje.
Pirmiausia grupė įpylė skysto vandens į mažus stiklinius cilindrus ir sumažino temperatūrą iki panašių į Titaniko sąlygas. Vanduo sustingo, imituodamas ledinę Titano plutą. Tada komanda į vamzdelį įpylė etano, kuris tapo skystas kaip ežerai Titano paviršiuje. Galiausiai jie pridėjo azoto, kad sukurtų Titano atmosferą, o vėliau šiek tiek pakeitė temperatūrą vamzdyje, kad imituotų temperatūros svyravimus Titano paviršiuje ir skirtinguose jo atmosferos sluoksniuose.
Savo naujausiame tyrime, pristatytame rugpjūčio 26 d. Amerikos chemijos draugijos rudens susitikime, komanda pridėjo du junginius – acetonitrilą (ACN) ir propionitrilį (PCN). Cassini misijos duomenys rodo, kad šių junginių Titane gausu. Daugumoje ankstesnių tyrimų abu junginiai buvo tiriami atskirai, gryna forma, tačiau komanda norėjo pamatyti, kas nutiktų, jei junginiai būtų sumaišyti, kaip gali būti Titano atveju. Skirtingai nei dirbant su kiekvienu junginiu atskirai, sumaišius juos kartu, galima gauti visiškai skirtingą rezultatą struktūroje, tai yra, kaip bus organizuojamos molekulės ir kaip molekulės kristalizuojasi arba virs kietu pavidalu.
Komanda nustatė, kad į titaną panašiomis sąlygomis ACN ir PCN elgiasi visiškai kitaip nei bet kuris junginys atskirai. Būtent, temperatūra, kurioje junginiai lydosi arba kristalizuojasi, labai kinta, maždaug šimtais laipsnių Celsijaus.
Šie lydymosi ir kristalizacijos taškai būtų svarbūs miglotoje geltonoje Titano atmosferoje. Įvairių atmosferos sluoksnių temperatūra skiriasi priklausomai nuo aukščio virš Mėnulio paviršiaus, todėl norint suprasti, kaip elgiasi migloje esančios cheminės medžiagos, naujas tyrimas rodo, kad reikia atsižvelgti į šiuos temperatūros svyravimus.
Be to, mokslininkai nustatė, kad kai ACN ir PCN kristalizuojasi, jie įgauna skirtingas kristalų struktūras, priklausomai nuo to, ar jie yra vieni, ar kartu su kitu junginiu. Kristalai susidaro, kai atskiros junginio molekulės sujungiamos į labai organizuotą struktūrą. Nors šios struktūros statybiniai blokai – molekulės – išlieka tos pačios, priklausomai nuo tokių faktorių kaip temperatūra, jos gali susijungti šiek tiek skirtingomis konfigūracijomis.
Šie kristalų struktūros variantai yra žinomi kaip polimorfai, o kai ACN ir PCN egzistuoja patys, aukštoje temperatūroje jie įgyja vieną polimorfą, o žemoje temperatūroje – kitą. Tačiau mokslininkai pastebėjo, kad jei yra mišinys, tada aukštos ir žemos temperatūros stabilumas tam tikra prasme gali būti pakeistas. Šios smulkios detalės, kada ir kaip junginiai pasiekia stabilizuotą struktūrą, gali iš tikrųjų pakeisti supratimą apie tai, kokių mineralų galima rasti Titane.
NASA „Dragonfly“ misija, kurią planuojama paleisti 2026 m., o atvykti į Saturną 2034 m., gali suteikti daugiau informacijos apie Titano mineralų sudėtį in situ.
Taip pat skaitykite: