Спутник Сатурна Титан более странный, чем считалось: обнаружена невозможная химия

Правила химии на самом большом спутнике Сатурна, возможно придется переписать.

Титан является единственным спутником планеты в Солнечной системе, у которого есть плотная атмосфера. Углеводородный состав Титана, как считают ученые, похож на состав ранней Земли до зарождения жизни. Поэтому изучение Титана может показать, что происходило на нашей планете до того, как на ней появились первые живые существа.

Ледяная луна Сатурна — Титан — единственное тело в Солнечной системе, кроме Земли, где на поверхности есть моря и озера. Правда, наполнены они не водой, а жидким метаном, который, в условиях криогенной среды и плотной атмосферы, циркулирует так же, как вода на Земле. Ранее в Северном полушарии спутника зафиксировали образование метановых облаков, из которых время от времени проливаются дожди из углеводородов (метана и этана).

Особый интерес для ученых представляет циановодород (HCN) — полярная молекула, образующаяся в верхних слоях холодной атмосферы Титана. Именно она запускает цепочку реакций, ведущих к образованию аминокислот и других компонентов, необходимых для существования примитивных форм жизни.

В атмосфере холодного спутника Сатурна — Титана — полярные и неполярные вещества, которые обычно не смешиваются, способны взаимодействовать и образовывать устойчивые смеси. Так, водородный цианид (HCN), выпадает в виде кристаллов вместе с метаном и этаном — неполярными веществами, формирующими реки и озёра на поверхности Титана.

HCN является одним из строительных блоков аминокислот, которые необходимы для создания белков, а также азотистых оснований в РНК и ДНК.

Цианистый водород образуется в атмосфере Титана в результате реакций с ультрафиолетовым излучением Солнца, которое расщепляет углеводороды и превращает их в другие молекулы. Учитывая, что неполярные углеводороды распространены в атмосфере и на поверхности Титана, ученые хотели узнать, что происходит с цианистым водородом после его образования.

Для этого международная исследовательская группа под руководством Мартина Рама (Martin Rahm) при участии Фернандо Искьердо-Руиса (Fernando Izquierdo-Ruiz) из Технического университета Чалмерса (Швеция) провела эксперимент, конденсируя пары метана и этана на кристаллах циановодорода при температурах, близких к условиям поверхности луны (около - 180 °С).

Результаты научной работы, опубликованной в журнале PNAS, показали, что на Титане могут формироваться необычные кристаллы, в которых соединяются полярные и неполярные вещества. Открытие нарушает незыблемое правило химии «подобное растворяется в подобном», согласно которому вещество лучше растворяется в жидкости, если обладает той же полярностью и сходными прочими характеристиками. То есть в привычных земных условиях капля масла не растворится в воде, в отличие от капли спирта (этанола).

Однако на Титане полярный циановодород прекрасно смешивается с неполярными метаном и этаном...

Оказалось, что образованные стабильные структуры — со-кристаллы — и даже твердые растворы оставались устойчивыми в условиях, характерных для поверхности Титана.

Окончательно подтвердить существование со-кристаллов исследователи надеются с помощью миссии NASA Dragonfly, которая должна прибыть на Титан в 2034 году и, по плану, работать на поверхности спутника газового гиганта.

Возможно, он сможет обнаружить более сложные и неожиданные химические соединения.

Больше разнообразных интересных материалов в "Маяке Изобретателя" в Telegram, на t.me/on_lightho...