Според новото истражување, на екстремно ниските температури на Титан, некои, на прв поглед непомирливи молекули, можат да се спојат и да формираат цврсти материи што досега никогаш не биле забележани во Сончевиот систем.

Овие вонземски материјали, според тимот предводен од хемичарот Фернандо Искјердо-Руиз од Технолошкиот универзитет „Чалмерс“ во Шведска, веројатно се присутни во големи количини на Титан.

„Ова се навистина возбудливи откритија што можат да ни помогнат да разбереме процеси во размери колку планетата Меркур“, вели хемичарот Мартин Рам од истиот универзитет.

Хемија во свет на метан и мраз

Титан претставува еден од најфасцинантните светови во Сончевиот систем.

Неговите езера од метан и јаглеводороди содржат комплексна хемија што потсетува на предбиолошките процеси кои можеле да доведат до создавање на живот.

Иако тоа не значи дека живот таму постои, Титан ни нуди уникатна можност да ги разбереме условите во кои животот може да започне.

Клучна состојка во таа предбиолошка хемија е водород цијанид (HCN) — молекул што под одредени услови може да формира соединенија од кои настануваат нуклеобази и аминокиселини, основните градивни елементи на животот.

Токму водород цијанидот е во изобилство на Титан.

Спротивности што се привлекуваат

HCN е високо поларен молекул – неговите електрони се нерамномерно распоредени, што создава еднострано електрично полнење.

Според класичното правило на хемијата, поларните и неполарните молекули (како метанот и етанот на Титан) се одбиваат меѓусебно.

Потребно е повеќе енергија да се спојат отколку да се раздвојат – токму тој механизам го спречува мешањето на вода и нафта.

Истражувањата за тоа како се однесува водород цијанидот на Титан започнаа во Лабораторијата за млазен погон (Jet Propulsion Laboratory – NASA), кога научниците се обидоа да сфатат што се случува со молекулот откако ќе се формира во атмосферата на месечината.

Експеримент на екстремен студ

Научниците спровеле експерименти на околу – 180°C, што одговара на површинската температура на Титан.

При тие услови, водород цијанидот е во цврста состојба, а метанот и етанот се течни.

Откако го завршиле експериментот, истражувачите на NASA забележале необична промена во смесата, но не можеле да ја објаснат, па ангажирале експерти од „Чалмерс“.

„Тоа доведе до возбудлива теоретска и експериментална соработка помеѓу ’Чалмерс‘ и ’NASA‘“, вели Рам.

Рушење на хемиското правило

Научниците се запрашале:

„Дали овие резултати може да се објаснат со формирање на кристална структура во која метанот или етанот се споиле со водород цијанидот?“

Таквата хипотеза би значела кршење на основното хемиско правило „слично се раствора во слично“ – според кое поларни и неполарни супстанции не можат да се комбинираат.

Во контролирана комора на – 180°C, истражувачите „одгледале“ кристали на HCN и потоа внеле метан, етан, пропан и бутан.

Со спектроскопијата на Рам внимателно ги следеле вибрациите на молекулите.

Резултатите покажале мали, но јасни промени во осцилациите на HCN по контакт со метан и етан – што значи дека овие „некомпатибилни“ супстанции навистина меѓусебно реагирале.

Ко-кристали – нова форма на материја

Компјутерските симулации потврдиле дека молекулите на метан и етан навлегуваат во празнините на кристалната решетка на HCN, создавајќи ко-кристали – стабилни структури кои можат да опстанат на температурите што владеат на Титан.

На овие екстремни услови молекулите не вибрираат интензивно како на повисоки температури, што им овозможува на метанот и етанот да „продрат“ во цијановодородот, демонстрирајќи дека дури и молекули кои „се одбиваат“ можат да се комбинираат.

„Откривањето на ваква неочекувана интеракција може да има големо влијание врз нашето разбирање на геологијата на Титан – неговите езера, мориња и песочни дини“, вели Рам.

Поглед во иднината

За целосна потврда на оваа бизарна хемија, ќе треба да се почека уште неколку години.

Се очекува сондата „Dragonfly“ да слета на Титан дури во 2034 година.

До тогаш, овие кристални структури остануваат потсетник колку основната хемија може да биде изненадувачка, велат научниците.

Во идните експерименти, тие се надеваат дека ќе откријат кои други неполарни супстанции би можеле да се комбинираат со водород цијанидот, доколку условите се доволно слични на оние на Титан.