Descoperire neașteptată pe cel mai mare satelit natural al lui Saturn

Cât de ciudată este chimia de pe Titan? Legile chimiei de pe cea mai mare lună a lui Saturn, Titan, ar putea fi rescrise în urma unei descoperiri care arată că cristalele înghețate de cianură de hidrogen se pot combina cu hidrocarburi lichide, o interacțiune considerată până acum imposibilă. 

Cercetătorii au făcut noi descoperiri despre chimia de pe Titan. Experimente realizate la Jet Propulsion Laboratory (JPL) al NASA din California de Sud (SUA), împreună cu simulări computerizate efectuate de cercetători de la Universitatea de Tehnologie Chalmers (Suedia), au demonstrat că moleculele de etan și metan lichid, care formează mările și lacurile de pe Titan, pot interacționa cu cristale solide de cianură de hidrogen, chiar și la temperaturi extreme de -179°C.

• Probleme pentru echipajul Artemis 2 în drum spre Lună! Ce a transmis NASA?
• Este violența înnăscută sau învățată? Un nou studiu încearcă să facă lumină!

Cianura de hidrogen este o moleculă polară, adică are o parte cu sarcină electrică pozitivă și una negativă, ceea ce o face să se asocieze cu alte molecule polare. În schimb, metanul și etanul, ambele hidrocarburi compuse doar din atomi de hidrogen și carbon, sunt nepolare, având o distribuție simetrică a sarcinilor electrice. În mod normal, substanțele polare și cele nepolare nu se amestecă, la fel cum uleiul și apa rămân separate.

Cianura de hidrogen se formează în atmosfera lui Titan prin reacții declanșate de lumina ultravioletă a Soarelui, care descompune și reconfigurează moleculele de hidrocarburi. Cum hidrocarburile nepolare sunt răspândite peste tot pe Titan, oamenii de știință de la JPL au vrut să afle ce se întâmplă cu cianura de hidrogen după ce aceasta se formează. Experimentele lor, în care au amestecat cianură de hidrogen cu metan și etan la -180°C, au produs rezultate neașteptate, greu de explicat.

Chimia de pe Titan nu este așa cum se așteptau oamenii de știință

Pentru a înțelege rezultatele, cercetătorii au colaborat cu Martin Rahm, chimist la Chalmers, și echipa sa, specializată în studiul cianurii de hidrogen la temperaturi scăzute.

„Întrebarea pe care ne-am pus-o a fost puțin nebunească. Ar putea fi rezultatele explicate printr-o structură cristalină în care metanul sau etanul sunt amestecate cu cianura de hidrogen? Asta ar contrazice regula de bază a chimiei ‘like dissolves like’ (o substanță se dizolvă într-o substanță asemănătoare), care spune că substanțele polare și cele nepolare nu pot fi combinate”, a spus Rahm.

Simulările computerizate realizate de echipa lui Rahm au arătat că metanul și etanul pot pătrunde în rețeaua cristalină a cianurii de hidrogen înghețate, formând o nouă structură stabilă numită „co-cristal”.

„Acest lucru se poate produce la temperaturi foarte scăzute, precum cele de pe Titan. Calculele noastre au arătat că aceste amestecuri neașteptate sunt stabile în condițiile de pe Titan, iar spectrele lor de lumină corespund perfect cu măsurătorile NASA”, a explicat Rahm.

Titan se aseamănă cu Pământul primordial

Titan este singura lună din Sistemul Solar cu atmosferă densă, iar chimia sa bogată în hidrocarburi seamănă cu „supa prebiotică” care ar fi existat pe Pământ înainte de apariția vieții. Deși temperaturile de pe Titan sunt mult prea scăzute pentru reacțiile chimice necesare vieții așa cum o știm, satelitul este considerat un laborator natural, care poate oferi indicii despre cum arăta inventarul molecular al Pământului primitiv, scrie Space.com.

De altfel, cianura de hidrogen, deși toxică pentru viața actuală, este una dintre moleculele esențiale în formarea aminoacizilor și a bazelor azotate din ADN și ARN.

„Cianura de hidrogen se găsește în multe locuri din Univers, în nori de praf, în atmosfere planetare și în comete. Rezultatele noastre pot ajuta la înțelegerea proceselor chimice din alte medii reci din spațiu și ne pot arăta dacă și alte molecule nepolare pot pătrunde în cristalele de cianură de hidrogen și ce ar putea însemna asta pentru chimia premergătoare apariției vieții”, a adăugat Rahm.

Descoperirea sugerează, așadar, o interacțiune mai strânsă decât se credea anterior între atmosfera lui Titan, suprafața sa înghețată acoperită de dune și mările sale de metan și etan.

Atunci când va ajunge acolo în 2034, misiunea NASA Dragonfly, o dronă-elicopter, va analiza mostre de pe suprafața lui Titan, inclusiv gheață de cianură de hidrogen, pentru a verifica noile rezultate și a descoperi reacții chimice și mai complexe, poate chiar neașteptate.

Rezultatele au fost publicate în revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au rezolvat misterul unui crater vechi de peste de 40 de milioane de ani

Astronomii au urmărit o nebuloasă planetară de-a lungul a 130 de ani de evoluție

Un nou studiu confirmă: Cât de aproape de Pământ s-ar putea afla o civilizație extraterestră avansată?

O navă spațială „a sunat acasă” de la 350 de milioane de kilometri depărtare de Pământ