Teadlased on siin Maal pisikestes klaassilindrites taasloonud ainulaadsed keemilised tingimused, mis eksisteerivad Titanil, Saturni suurimal kuul, ning katse on paljastanud Kuu mineraalide koostise senitundmatud tunnused.
Titan on Päikesesüsteemi suuruselt teine satelliit Jupiterile kuuluva Ganymedese järel, sellel on tihe atmosfäär, mis koosneb peamiselt lämmastikust koos metaani lisandiga. See kollakas hägu hoiab temperatuuri umbes -180 ° C. Atmosfääri all on järved, mered ja vedela metaani ja etaani jõed, mis katavad Titani jäist maakoort, eriti pooluste lähedal. Nagu vedel vesi Maal, osalevad need maagaasid tsüklis, mille käigus nad aurustuvad, moodustavad pilvi ja sajavad seejärel Kuu pinnale.
Titani tihe atmosfäär, vedeliku pind ja hooajalised ilmastikutsüklid muudavad selle külma kuu Maa sarnaseks ja nagu meie planeedil, on sellel süsinikku, vesinikku ja hapnikku sisaldavad orgaanilised molekulid. Selle Titanil esineva orgaanilise keemia tõttu usuvad teadlased, et Kuu võiks olla tohutu laboratoorium, kus uuritakse keemilisi reaktsioone, mis toimusid Maal enne elu ilmumist planeedile.
Kuid ainult üks kosmoseaparaat, Cassini, on Saturni ja selle kuud üksikasjalikult vaadelnud, muutes Titanil avastatud kummalise keemilise koostise maapealsete uuringute läbiviimise keeruliseks. Seetõttu otsustas rühm teadlasi hiljuti katseklaasis modelleerida Titanit.
Esiteks pani rühm vedela vee väikestesse klaassilindritesse ja alandas temperatuuri Titanicu omadele sarnastele tingimustele. Vesi jäätus, jäljendades Titani jäist koorikut. Seejärel lisas meeskond torusse etaani, mis muutus vedelaks nagu järved Titani pinnal. Lõpuks lisasid nad Titani atmosfääri loomiseks lämmastikku ja muutsid seejärel pisut temperatuuri torus, et simuleerida temperatuurikõikumisi Titani pinnal ja selle atmosfääri erinevates kihtides.
Oma viimases uuringus, mida esitleti 26. augustil American Chemical Society sügiskoosolekul, lisasid töörühmad kaks ühendit, atsetonitriili (ACN) ja propionitriili (PCN). Cassini missiooni andmed näitavad, et neid ühendeid leidub Titanil ohtralt. Enamik varasemaid uuringuid on uurinud kahte ühendit eraldi, nende puhtal kujul, kuid meeskond tahtis näha, mis juhtuks, kui ühendid segataks, nagu see võib juhtuda Titani puhul. Erinevalt iga ühendiga eraldi töötamisest võib nende omavahel segamisel saada täiesti erineva tulemuse struktuuris, st kuidas molekulid organiseeritakse ja kuidas molekulid kristalliseeruvad ehk tahkeks vormiks muutuvad.
Meeskond leidis, et titaanitaolistes tingimustes käituvad ACN ja PCN üsna erinevalt kui kumbki ühend eraldi. Nimelt muutuvad järsult temperatuurid, mille juures ühendid sulavad või kristalliseeruvad, suurusjärgus sadu Celsiuse kraadi.
Need sulamis- ja kristalliseerumispunktid oleksid asjakohased Titani häguses kollases atmosfääris. Atmosfääri erinevate kihtide temperatuur varieerub sõltuvalt kõrgusest Kuu pinna kohal, nii et selleks, et mõista, kuidas häguses sisalduvad kemikaalid käituvad, viitab uus uuring, et neid temperatuurikõikumisi tuleb arvesse võtta.
Lisaks leidsid teadlased, et kui ACN ja PCN kristalliseeruvad, võtavad nad kasutusele erinevad kristallstruktuurid olenevalt sellest, kas nad on üksi või mõne muu ühendi juuresolekul. Kristallid tekivad siis, kui ühendi üksikud molekulid ühendatakse hästi organiseeritud struktuuriks. Kuigi selle struktuuri ehitusplokid – molekulid – jäävad samaks, võivad need olenevalt sellistest teguritest nagu temperatuur omavahel liituda veidi erinevas konfiguratsioonis.
Neid kristallstruktuuri variatsioone tuntakse kui polümorfidja kui ACN ja PCN eksisteerivad iseenesest, võtavad nad kõrgetel temperatuuridel vastu ühe polümorfi ja madalal temperatuuril teise. Kuid teadlased märkasid, et kui segu on olemas, saab kõrge ja madala temperatuuri stabiilsust mõnes mõttes muuta. Need peened üksikasjad selle kohta, millal ja kuidas ühendid stabiliseeritud struktuuri jõuavad, võivad tõesti muuta arusaama sellest, milliseid mineraale Titanil leidub.
NASA Dragonfly missioon, mis peaks startima 2026. aastal ja jõudma Saturni 2034. aastal, võib anda rohkem teavet Titani mineraalide koostise kohta kohapeal.
Loe ka: