Stvaraju li organski kristali ‘prstenovi kade’ oko Titanovih jezera i mora?

Infracrveni pogled na more i jezera na sjevernoj hemisferi Titana, snimljen Cassinijem 2014. Sunčevo svjetlo može se vidjeti kako blista s južnog dijela najvećeg Titanovog mora, Kraken Mare. Znanstvenici sada misle da su "prstenovi za kade" oko rubova mora i jezera sastavljeni od organskih kristala. Slika putem NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho / AGU 100.

Saturnov mjesec Titan je jedino drugo tijelo Sunčevog sustava osim Zemlje za koje se zna da na površini ima tekućine. Ove kiše, rijeke, jezera i mora izgledaju vrlo slično onima na Zemlji, ali su sastavljene od tekućeg metana i etana (ugljikovodika) umjesto vode. Znanstvenici su pronašli drugi način na koji bi se oni mogli razlikovati od zemaljskih kolegica: obale jezera i mora mogu biti okružene "prstenovima za kade" sastavljenim od organskih kristala koji nisu pronađeni na Zemlji.

Novo istraživanje objavljeno je u novom radu i predstavljeno je 24. lipnja na Astrobiology Science Conference (AbSciCon 2019) u Bellevueu, Washington.

Iz novog papira:

Otkrili smo treći molekularni mineral koji je stabilan u istim uvjetima prisutan na površini Titana, mjeseca Saturna. Ovaj molekularni mineral sastoji se od acetilena i butana, dvije organske molekule koje nastaju u atmosferi Titana i padaju na površinu. Te molekularne minerale nazivamo zato što se ponašaju kao što to minerali rade na Zemlji, ali umjesto da se sastoje od stvari poput karbonata ili silikata, oni se sastoje od organskih molekula. Dva prethodna molekularna minerala koja smo otkrili sastojala su se od benzena i etana, te acetilena i amonijaka. Ovaj najnoviji je vjerojatno mnogo obilniji na površini Titana, jer se vjeruje da su i acetilen i butan tamo vrlo česti. Konkretno, mislimo da bi se „prstenovi za kupku“ oko Titanovih jezera mogli sastojati od ovog materijala, jer se acetilen i butan dobro otapaju u tekućem metanu i etanu u usporedbi s drugim molekulama.

Umjetnički koncept ugljikovodičnog jezera na Titanu gledanog s tla. Slika putem Stevena Hobbsa (Brisbane, Queensland, Australija / NASA).

Intrigantni rezultati dolaze iz laboratorijskih ispitivanja u kojima su rekreirani uvjeti nalik Titanu. Znanstvenici su otkrili spojeve i minerale koji ne postoje na Zemlji, a jedan je kristal napravljen od čvrstog acetilena i butana, koji postoje na Zemlji, ali samo kao plinovi. Međutim, Titan je toliko hladan da će acetilen i butan smrznuti čvrstu tvar i spojiti se u tvorbu kristala.

Pa kako su znanstvenici stvorili uvjete nalik Titanu u laboratoriji na Zemlji? Titan je izuzetno hladan, oko -290 stupnjeva Farenhajta (-179 stupnjeva Celzija), pa su koristili prilagođeni kriostat, aparat koji stvari drži hladnim. Atitanska atmosfera je uglavnom dušik, poput Zemljine, pa su sljedeći napunili kriostat tekućim dušikom. Ali dušik im je trebao biti plin, kao na Titanu, pa su malo zagrijali komoru. Zatim su dodani metan i etan, koji su također vrlo česti na Titanu. Oboje su u tekućem obliku na mjesecu, po kiši, rijekama, jezerima i morima. Rezultat je bila "juha" bogata ugljikovodicima.

Karta Titan s mora i jezera na sjevernoj hemisferi. Slika putem JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.

Površinu Titana kao što je vidjelo Huygensko zemljište 2005. godine. Huygens je pronašao vlažni pijesak kad je sletio u blizinu isparivanog korita rijeke. Tekućina je bila metan / etan, ali pokazalo se da su rocks sastavljeni od čvrstog vodenog leda. Slika putem ESA / NASA / University of Arizona / EarthSky.

Kristali benzena bili su prvi koji su se vidjeli u ovoj juhi. Benzen se nalazi na benzinu na Zemlji i predstavlja molekulu u obliku snježne pahulje načinjene od šesterokutnog prstena od ugljikovih atoma. Ali nešto drugo iznenađujuće dogodilo se u simuliranim Titanovim uvjetima: molekule benzena preuredile su se na takav način da su dopustile molekule etana unutar njih, stvarajući kokristal. Istraživači su kasnije otkrili i kokristal acetilena i butana, za koji se smatra da je vjerojatno češći na Titanu.

To su kokristali acetilena i butana koji vjerojatno stvaraju prstenove kade - isparene minerale - oko rubova jezera i mora. Minerali bi ispustili na površinu kako bi tekući ugljikovodici počeli isparavati. Neka su jezera na Titanu vidjela svemirska letjelica Cassini kad su bila puna tekućine, a u drugim trenucima kad su djelomično isparili. Ovaj postupak isparavanja sličan je načinu na koji soli mogu formirati kore oko rubova jezera i mora na Zemlji.

Sumnja se da postoje prstenovi kade na Titanu na temelju dokaza Cassinija, ali još uvijek nisu u potpunosti potvrđeni, kao što je primijetio Morgan Cable iz Laboratorija za mlazni pogon:

Još ne znamo imamo li ove prstenove kade ... Teško je vidjeti kroz Titanovu maglovitu atmosferu.

Kiselo slano jezero južno od Beacona, zapadna Australija. Smatra se da su nakupine soli oko njegovih rubova slične prstenovima kade oko rubova jezera i mora na Titanu. Slika putem Suzanne M. Rea / ResearchGate.

Titanove rijeke, jezera i mora, uglavnom blizu sjevernog pola, daju ovom mjesecu jeziv izgled na Zemlji. Tu je i metanska kiša i velike pješčane dine u blizini ekvatora, poput pustinja na Zemlji, ali sastavljene od čestica ugljikovodika. Gusta, mutna atmosfera zastira tlo odozgo, ali Cassini je bio u mogućnosti pomoću radara vidjeti površinske značajke. Sonda Huygens, koja je dio misije Cassini, također je poslala natrag prve fotografije s površine Titana 2005. godine, pokazujući ispareno korito rijeke sa „stijenama“ sastavljenim od čvrstog vodenog leda. Ispod svega toga, izvan pogleda, nalazi se podzemni vodeni ocean. Titan može na mnogo načina izgledati kao Zemlja, ali s obzirom na sastav, to je izrazito vanzemaljski svijet.

Nažalost, Cassinijeva misija završila je krajem 2017. godine, pa će daljnja zapažanja prstenova kade morati pričekati dok se buduća misija ne vrati u Titan. Predložene su sonde koje bi mogle plivati ​​ili plivati ​​u nekom od jezera ili mora, ali su još uvijek samo na daskama za crtanje. No, NASA-ova nova misija Dragonfly, koja je službeno najavljena prošlog tjedna, poslat će bespilotnu letjelicu na letjelicu kroz Titanovo nebo, vršeći brojna slijetanja na različite zanimljive lokacije. Zmaj planira lansirati 2026., a sletjeti 2034. Uzbudljivo!

Dno crta: Simulirajući Titove uvjete u laboratoriji na Zemlji, znanstvenici su otkrili da neobični oblici organskih kristala mogu stvoriti prstenove kade oko rubova mjesečevih jezera i mora.

Izvor: Kokristal acetilen-butan: potencijalno bogat molekulski mineral na Titanu

Putem AGU 100