На спутнике Сатурна Титане замечена считавшаяся ранее невозможной химическая реакция

Группа исследователей из Технологического университета Чалмерса в Гётеборге (Швеция) и Лаборатории реактивного движения NASA сделала важное открытие. Они обнаружили, что в криогенных условиях на Титане смешиваются молекулы, которые на Земле строго отделены друг от друга.

В частности, речь идёт о смешивании высокополярных и совершенно неполярных веществ. Из школьного курса химии всем известно, что «подобное растворяется в подобном», то есть полярные вещества растворяются в полярных растворителях, а неполярные — в неполярных. Именно поэтому нефть (неполярная) не смешивается с водой (полярной). На Титане, поверхность которого покрыта озёрами и морями жидкого метана и этана (неполярное вещество), также присутствует большое количество цианистого водорода (синильная кислота, циановодород, HCN). Он чрезвычайно полярен — даже более, чем вода.

Традиционная теория гласит, что эти вещества не должны соединяться. Вместо этого они должны осаждаться по отдельности. Но новое исследование показывает прямо противоположное.

Открытие началось с простого вопроса, заданного группой NASA под руководством исследователя Моргана Кейбла и исследователя Роберта Ходисса из Лаборатории реактивного движения: что происходит со всем цианистым водородом, образующимся в результате фотохимических реакций в плотной атмосфере Титана? Чтобы выяснить это, они смоделировали лабораторные условия при температуре около минус 180 °C.

Когда измерения дали неожиданные результаты, они обратились к шведской команде Мартина Рама, специализирующейся на теоретическом моделировании HCN. Совместное моделирование и эксперименты показали, что углеводороды (метан и этан) проникают в кристаллическую решетку замороженного циановодорода, образуя новые стабильные структуры, называемые «сокристаллами».

Циановодород считается одной из важнейших молекул, играющих ключевую роль в зарождении жизни, так называемой пребиотической химии. Он является предшественником аминокислот, строительных блоков белков, и азотистых оснований, строительных блоков ДНК. Исследование, о котором написала Universe Today, предполагает, что геология Титана может функционировать принципиально иначе, чем считалось ранее. Более того, оно показывает, что в экстремально холодных условиях существуют химические пути формирования строительных блоков жизни, которые были невозможны на теплой, богатой водой ранней Земле.

Пока что это лабораторные результаты и моделирование. Подтверждение на месте еще не получено и является одной из основных целей предстоящей миссии NASA «Dragonfly». В рамках этой миссии в 2028 году к Титану планируется запустить беспилотник размером с небольшой автомобиль.

Он должен достичь Титана в 2034 году и совершить посадку в десятках различных мест для анализа сложной химии поверхности и поиска следов пребиотических процессов. Новые данные о сокристаллах HCN теперь дают миссии весьма конкретную цель для поиска. В целом результаты исследования могут помочь понять химию других холодных областей Вселенной, таких как кометы или межзвездные пылевые облака, где также был обнаружен цианистый водород.