Загадочный спутник. На Титане обнаружили удивительные кристаллы, нарушающие основной закон химии
ChatGPT
Титан (в центре) и спутник Диона (справа) проходят перед Сатурном и его кольцами (на заднем плане) (Фото: NASA)
На одном из самых загадочных спутников Солнечной системы — вращающейся вокруг Сатурна Титани ученые обнаружили необычные кристаллы. Они могут нарушать одно из базовых правил химии, что полярные и неполярные вещества не смешиваются.
Это открытие совершила международная команда ученых под руководством химика Фернандо Исхьердо-Руиса из Технологического университета Чалмерса ( Швеция). По словам исследователей, такие кристаллы могут быть распространены на поверхности Титана.
" Это очень интересные результаты, которые помогают лучше понять спутник размером с Меркурий", - отметил химик Мартин Рам из того же университета.
Титан имеет озера из метана и углеводородов, где происходят сложные химические процессы, подобные тем, что могли предшествовать появлению жизни на Земле. Одним из ключевых веществ для таких процессов является синильная кислота. ( Гидрогенцианид), которая на Титане встречается в большом количестве.
Гидрогенцианид – это полярная молекула, то есть она имеет неравномерное распределение заряда. Обычно такие вещества не смешиваются с неполярными, например метан или этан. Это подобно тому, как вода не смешивается с растительным маслом.
Исследование началось в Лаборатории реактивного движения NASA, где пытались понять, что происходит с гидрогенцианидом в холодной атмосфере Титана. В лаборатории воспроизведены условия спутника — температура около минус 180 °C, при которой гидрогенцианид превращается в кристалл, а метан и этан остаются жидкими.
После анализа ученые заметили изменения, которые не смогли объяснить, поэтому привлекли химиков из Швеции.
« Мы задали странный вопрос: возможно ли, что метан или этан образуют кристаллическую структуру вместе с гидрогенцианидом? Это противоречит химическому правилу, согласно которому подобное растворяется в подобном», — объяснил Рам.
В ходе экспериментов ученые выращивали кристаллы гидрогенцианида и добавляли к ним различные углеводороды. С помощью спектроскопии они обнаружили, что колебания молекул изменились, то есть вещества взаимодействуют, хотя должны отталкиваться.
Компьютерное моделирование подтвердило: метан и этан могут " встраиваться" в структуру кристаллов гидрогенцианида, образуя новые соединения - так называемые сокристаллы. Такие структуры стабильны в условиях, подобных тем, что есть на Титане.
« Это открытие может помочь понять, как формируются удивительные пейзажи Титана – его моря, озера и дюны», – отметил Рам.
Подтвердить эти результаты сможет миссия NASA Dragonfly, которая должна прибыть в Титан в 2034 году. К тому времени, говорят исследователи, новые кристаллы напоминают, насколько непредсказуема может быть даже базовая химия.
