Pe cel mai mare satelit al lui Saturn, apă și uleiul s-ar amesteca — deschizând calea către chimie exotică în sistemul nostru solar

Pe Titan, cel mai mare satelit al lui Saturn, se petrec reacții chimice care ar părea imposibile pe Pământ, sfidând unele dintre regulile fundamentale ale chimiei.

Condițiile geroase de pe suprafața lui Titan permit moleculelor simple din atmosfera sa să încalce principiul bine cunoscut în chimie conform căruia “asemănătorul dizolvă asemănătorul”. În mod normal, mixturile care conțin componente polare și nepolare, cum ar fi apa și uleiul, nu se amestecă, formând în schimb straturi separate.

Totuși, cercetătorii de la Laboratorul de Propulsie a Jeturilor NASA și Universitatea de Tehnologie Chalmers din Suedia au descoperit cu surprindere că molecula polară cianura de hidrogen formează co-cristale stabile cu hidrocarburile extrem de nepolare metan și etan pe suprafața înghețată a lui Titan — molecule care sunt în mod normal complet incompatibile pe Pământ.

“Acest lucru contrazice o regulă din chimie, ‘asemănătorul dizolvă asemănătorul’, ceea ce înseamnă în mod normal că nu ar trebui să fie posibil să combinăm aceste substanțe polare și nepolare,” a declarat autorul principal al studiului, Martin Rahm, profesor asociat de chimie, biochimie și inginerie chimică la Universitatea de Tehnologie Chalmers.

Studiul, publicat pe 23 iulie în revista PNAS, contestă un pilon de lungă durată al chimiei și ar putea deschide calea către descoperirea unor structuri solide mai exotice în întregul sistem solar.

Condițiile de pe suprafața lui Titan seamănă izbitor cu cele de pe Pământul primordial, sugerează cercetările. Atmosfera sa conține niveluri ridicate de azot și compuși simpli de hidrocarburi, metan și etan, care circulă într-un sistem meteorologic localizat, asemănător cu ciclul apei de pe Pământ.

Până acum, cercetătorii nu erau siguri despre soarta cianurii de hidrogen produsă de reacțiile din această atmosferă. Este depusă pe suprafață sub formă solidă? Reacționează cu mediul înconjurător? Sau ar putea fi convertită în primele molecule ale vieții?

Pentru a investiga aceste întrebări, echipa NASA a replicat condițiile de pe suprafața lui Titan combinând mixturi de metan, etan și cianură de hidrogen la temperaturi de aproximativ minus 297 grade Fahrenheit (minus 183 grade Celsius). O analiză spectroscopică — o metodă de studiere a chimicalelor prin interacțiunile lor cu diferite lungimi de undă ale luminii — a oferit rezultate neașteptate, sugerând că aceste compuși contrastanți interacționau mult mai strâns decât fusese observat vreodată.

Se pare că moleculele de metan și etan nepolare au fost introduse în golurile din structura cristalină solidă a cianurii de hidrogen — un proces cunoscut sub numele de intercalare — pentru a crea un co-cristal neobișnuit care conține ambele seturi de molecule.