Титан, крупнейший спутник Сатурна, считается одним из перспективных объектов для изучения химических процессов, предшествовавших зарождению жизни. Плотная азотная атмосфера, озера жидкого метана и этана и холодный климат делает его аналогом Земли на очень раннем этапе развития нашей планеты.

Ученые из Технологического университета Чалмерса в Швеции пытались разобраться, как взаимодействуют вещества, выпадающие из атмосферы Титана, с присутствующими там жидкими углеводородами. Ключевым объектом исследования стал цианистый водород – одно из важнейших соединений, из которых на ранней Земле могли формироваться аминокислоты и нуклеотиды.

Цианистый водород, исключительно полярная молекула, не может образовывать кристаллы с совершенно неполярными веществами. Однако шведские ученые предположили, что в холодной среде он может вести себя иначе. Они провели серию экспериментов при температуре около -180⁰ C и давлении, которое соответствует условиям на Титане, наблюдая, как твердый цианистый водород взаимодействует с жидким метаном и этаном.

Изучая такие смеси с помощью лазерной спектроскопии, они обнаружили, что молекулы не разрушились, однако неопределенные химические процессы в них все же произошли. После этого к работе была привлечена Лаборатория реактивного движения НАСА. Сотрудничество с американскими учеными позволило провести масштабное компьютерное моделирование и протестировать тысячи различных способов организации молекул в твердом состоянии.

Результаты оказались неожиданными: цианистый водород способен формировать твердые кристаллы, в которые внедряются молекулы метана и этана, образуя устойчивые со-кристаллы. Такое соединение полярных и неполярных веществ нарушает классическое правило «подобное растворяет подобное» и указывает на существование новой формы химии на холодных спутниках и планетах.

Подобные структуры могут оказаться распространены на поверхности Титана, где метановые дожди и осадки цианистого водорода постоянно взаимодействуют. Их кристаллы способны влиять на геологию спутника, а также создавать условия для образования более сложных органических соединений.

Ученые рассчитывают, что изучить химические процессы на поверхности Титана сможет Dragonfly – летающий дрон, который НАСА планирует запустить в космос в 2028 году. Системы Сатурна он достигнет только спустя шесть лет, т. е. в 2034 году.

• < Назад
• Вперёд >