Vědci znovu vytvořili jedinečné chemické podmínky, které existují na Titanu, největším měsíci Saturnu, v malých skleněných válečcích zde na Zemi a experiment odhalil dosud neznámé rysy minerálního složení měsíce.
Titan je druhý největší satelit ve sluneční soustavě po Ganymedu, který patří Jupiteru, má hustou atmosféru tvořenou převážně dusíkem s příměsí metanu. Tento nažloutlý opar si udržuje teplotu asi -180° C. Pod atmosférou jsou jezera, moře a řeky kapalného metanu a ethanu, které pokrývají ledovou kůru Titanu, zejména v blízkosti pólů. Stejně jako kapalná voda na Zemi se tyto přírodní plyny účastní cyklu, ve kterém se vypařují, tvoří mraky a poté prší na povrch Měsíce.
Hustá atmosféra Titanu, povrch kapaliny a sezónní cykly počasí činí tento chladný měsíc trochu jako Zemi a stejně jako naše planeta má organické molekuly obsahující uhlík, vodík a kyslík. Kvůli této organické chemii, která se vyskytuje na Titanu, se vědci domnívají, že by Měsíc mohl sloužit jako obrovská laboratoř pro studium chemických reakcí, které na Zemi probíhaly předtím, než se na planetě objevil život.
Ale pouze jedna kosmická loď, Cassini, podrobně pozorovala Saturn a jeho měsíce, což ztěžuje provádění pozemních studií podivného chemického složení objeveného na Titanu. Skupina vědců se proto nedávno rozhodla vymodelovat Titan ve zkumavce.
Nejprve skupina umístila kapalnou vodu do malých skleněných válců a snížila teplotu na podmínky podobné těm z titanicu. Voda zamrzla a napodobovala Titanovu ledovou kůru. Tým poté do trubice přidal ethan, který se stal tekutým jako jezera na povrchu Titanu. Nakonec přidali dusík, aby vytvořili atmosféru Titanu, a poté mírně změnili teplotu v trubici, aby simulovali kolísání teploty na povrchu Titanu a v různých vrstvách jeho atmosféry.
Ve své nejnovější studii, prezentované 26. srpna na podzimním setkání American Chemical Society, tým přidal dvě sloučeniny, acetonitril (ACN) a propionitril (PCN). Údaje z mise Cassini naznačují, že tyto sloučeniny jsou na Titanu hojné. Většina předchozích studií studovala dvě sloučeniny odděleně, v jejich čisté formě, ale tým chtěl vidět, co by se stalo, kdyby se sloučeniny smíchaly, jako by tomu mohlo být na Titanu. Na rozdíl od práce s každou sloučeninou zvlášť, pokud je smícháte dohromady, můžete získat úplně jiný výsledek ve struktuře, to znamená, jak budou molekuly organizovány a jak budou molekuly krystalizovat nebo se přeměnit v pevnou formu.
Tým zjistil, že za podmínek podobných titanu se ACN a PCN chovají zcela odlišně než obě sloučeniny samostatně. Konkrétně se dramaticky mění teploty, při kterých sloučeniny tají nebo krystalizují, v řádu stovek stupňů Celsia.
Tyto body tání a krystalizace by byly relevantní v mlhavě žluté atmosféře Titanu. Různé vrstvy atmosféry se liší teplotou v závislosti na nadmořské výšce nad měsíčním povrchem, takže abychom pochopili, jak se chemikálie v oparu chovají, nová studie naznačuje, že je třeba tyto teplotní výkyvy vzít v úvahu.
Kromě toho vědci zjistili, že když ACN a PCN krystalizují, přijímají různé krystalové struktury v závislosti na tom, zda jsou samotné nebo v přítomnosti jiné sloučeniny. Krystaly se tvoří, když jsou jednotlivé molekuly sloučeniny spojeny do vysoce organizované struktury. Přestože stavební kameny této struktury – molekuly – zůstávají stejné, v závislosti na faktorech, jako je teplota, se mohou spojovat v mírně odlišných konfiguracích.
Tyto variace v krystalové struktuře jsou známé jako polymorfya když ACN a PCN existují samy o sobě, přijímají jeden polymorf při vysokých teplotách a jiný při nízkých teplotách. Ale vědci si všimli, že pokud existuje směs, pak stabilita vysokých a nízkých teplot může být v určitém smyslu změněna. Tyto jemné detaily o tom, kdy a jak sloučeniny dosáhnou stabilizované struktury, by mohly skutečně změnit chápání toho, jaké minerály lze na Titanu nalézt.
Mise Dragonfly NASA, která má odstartovat v roce 2026 a dorazit k Saturnu v roce 2034, může poskytnout více informací o minerálním složení Titanu in situ.
Přečtěte si také: