Bizarni kristali nađeni u Titanovim jezerima ruše osnovno pravilo hemije VIDEO

Tamo, na ekstremnoj hladnoći, neki navodno fundamentalno nekompatibilni molekuli mogu da se kombinuju i formiraju čvrste materije koje nikada ranije nisu viđene u Sunčevom sistemu, sugeriše novo istraživanje.

Ove vanzemaljske materije, prema timu koji predvodi hemičar Fernando Izkierdo-Ruiz sa Tehnološkog univerziteta Čalmers u Švedskoj, verovatno ima u izobilju na Titanu.

"Ovo su veoma uzbudljiva otkrića koja mogu da nam pomognu da razumemo nešto u veoma velikim razmerama, veličine planete Merkur", kaže hemičar Martin Ram sa Tehnološkog univerziteta Čalmers.

 

 

Titan je fascinantan mali kutak Sunčevog sistema. Njegova jezera metana i ugljovodonika sadrže složenu hemiju zadivljujuće blisku prebiotičkoj hemiji potrebnoj za pokretanje života. To ne znači da je život tamo moguć, ali pruža priliku za razumevanje uslova u kojima bi život potencijalno mogao da se pojavi.

• Na Titanu ima života?
• Revolucionarni eksperiment otkriva kako je život mogao da nastane

 

Poseban kamen temeljac prebiotičke hemije je vodonik cijanid, koji, pod pravim uslovima, formira jedinjenja koja mogu da postanu gradivni blokovi života, kao što su nukleobaze i aminokiseline. Vodonika cijanida ima veoma mnogo na Titanu.

Jednostrano naelektrisanje

Takođe je jako polaran molekul, sa neravnomernom raspodelom elektrona što mu daje jednostrano naelektrisanje.

Po pravilu, polarni i nepolarni molekuli - poput metana i etana na Titanu - imaju tendenciju da se međusobno odbijaju. Potrebno je više energije da se prisilno spoje nego da se razdvoje. Upravo taj mehanizam sprečava mešanje (polarne) vode sa (nepolarnom) naftom.

Istraživanja o verovatnom ponašanju vodonik-cijanida na Titanu počeli su naučnicii iz NASA-ine Laboratorije za mlazni pogon koji su pokušavali da shvate šta se dešava nakon što se molekul formira u Titanovoj atmosferi.

Sproveli su eksperimente na temperaturama od oko -180 stepeni Celzijusa (-292 stepena Farenhajta), što je u skladu sa površinskim temperaturama na Titanu. Na ovoj ekstremnoj hladnoći, vodonik-cijanid je kristal, dok su metan i etan u tečnom obliku.

 

 

Nakon što je eksperiment sproveden i analizirali du dobijene smeše, istraživači NASA-e su mogli da primete da se nešto promenilo, ali nisu bili sigurni šta, pa su angažovali hemičare u Čalmersu.

Uzbudljivo otkriće

"Ovo je dovelo do uzbudljive teorijske i eksperimentalne saradnje između Čalmersa i NASA-e", kaže Ram.

"Pitanje koje smo sebi postavili bilo je pomalo ludo: Da li se merenja mogu objasniti kristalnom strukturom u kojoj je metan ili etan pomešan sa vodonik cijanidom? Ovo je u suprotnosti sa pravilom u hemiji, 'slično se rastvara u sličnom', što u osnovi znači da ne bi trebalo da bude moguće kombinovati ove polarne i nepolarne supstance", kaže on.

Eksperimentalna postavka je bila slična: komora podešena na temperaturu od oko -180 stepeni Celzijusa, u kojoj su istraživači uzgajali kristale vodonik cijanida. U ovo okruženje su uveli metan, etan, propan i butan, koristeći Ramanovu spektroskopiju da bi zabeležili kako molekuli vibriraju.

Zabeležili su male, ali jasne promene u oscilacijama vodonik cijanida nakon izlaganja metanu i etanu - što ukazuje da ove nekompatibilne supstance nisu samo visile jedna pored druge, već su međusobno interagovale.

Pravci ovih pomeranja ukazivali su na to da su vodonične veze u cijanovodoniku suptilno ojačane, savijene i istegnute pod dejstvom metana i etana.

Neočekivana interakcija

Zatim se tim okrenuo kompjuterskom modeliranju kako bi potvrdio svoje sumnje: metan i etan su se provukli između praznina u kristalnoj rešetki cijanovodonika, kombinujući se i formirajući strukture poznate kao ko-kristali koji ostaju stabilni na temperaturama sličnim temperaturama Titana.

Pod uslovima sličnim onima na Titanu, zaključili su istraživači, molekuli se termički ne tresu kao na višim temperaturama, što je omogućilo metanu i etanu da prodru kroz hidrocijanid, pokazujući kako molekuli koji se obično "mrze" mogu da interaguju i kombinuju se.

"Otkriće neočekivane interakcije između ovih supstanci moglo bi uticati na to kako razumemo geologiju Titana i njegove čudne pejzaže jezera, mora i peščanih dina", kaže Ram.

Možda ćemo morati da sačekamo nekoliko godina pre nego što se značaj ove bizarne hemije potvrdi, nažalost, s obzirom na to da se očekuje da sonda "Vrelin konjic" neće sletiti na Saturnov čudni mesec do 2034. godine.

"Do tada, ove strukture predstavljaju podsetnik koliko iznenađujuća može da bude fundamentalna hemija", pišu istraživači.

U budućem radu, istraživači se nadaju da će otkriti koje druge nepolarne supstance bi mogle lepo da se slažu sa vodonik-cijanidom ako su uslovi baš pogodni.