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Wissenschaftler haben die einzigartigen chemischen Bedingungen in nachgebildet Titan, der größte Saturnmond, befindet sich hier auf der Erde in winzigen Glaszylindern, und das Experiment zeigte bisher unbekannte Merkmale der Mineralzusammensetzung des Mondes.
Titan ist nach Jupiter Ganymed der zweitgrößte Mond im Sonnensystem und hat eine meist dichte Atmosphäre. Stickstoff- Mit einem Schuss Methan, Laut Space.com. Dieser gelbliche Dunst schwebt um minus 290 Grad Fahrenheit (minus 180 Grad Celsius). Unter der Atmosphäre bedecken Seen, Meere und Flüsse aus flüssigem Methan und Ethan die eisige Kruste von Titan, insbesondere in der Nähe der Pole. Es sieht aus wie flüssiges Wasser an Boden, nehmen diese Erdgase an einem Kreislauf teil, in dem sie verdampfen, Wolken bilden und dann auf die Mondoberfläche regnen.
Titans dichte Atmosphäre, Oberflächenflüssigkeit und jahreszeitliche Wetterzyklen machen den gefrorenen Mond der Erde etwas ähnlich, und wie unser Planet ist der Mond dafür bekannt, organische Moleküle zu enthalten, die KohlenstoffUnd Wasserstoff Und SauerstoffUnd Laut NASA. Aufgrund dieser organischen Chemie, die auf Titan auftritt, glauben Wissenschaftler, dass der Mond als riesiges Labor fungieren kann, um die chemischen Reaktionen zu untersuchen, die auf der Erde stattfanden, bevor das Leben auf dem Planeten erschien. Space.com hat bereits berichtet.
Aber nur eine Raumsonde, Cassini, hat Saturn und seine Monde im Detail beobachtet, was es schwierig macht, auf der Erde über die seltsame Chemie auf Titan zu forschen. Kürzlich machte sich ein Team von Wissenschaftlern daran, Titan in einem Reagenzglas zu simulieren.
Die Forscher sagten, das Team habe zuerst flüssiges Wasser in kleine Glaszylinder gegeben und die Temperatur auf ähnliche Bedingungen wie bei Titan gesenkt. Aussage. Dieses Wasser gefror, um die eisige Kruste von Titan nachzuahmen. Dann fügte das Team Ethan in das Rohr ein, das auf der Oberfläche von Titan zu einer Flüssigkeit wie Seen wurde. Schließlich fügten sie Stickstoff hinzu, um der Titanatmosphäre standzuhalten, und änderten dann die Temperatur der Röhre sehr geringfügig, um Temperaturänderungen auf der Oberfläche von Titan und in den verschiedenen Schichten seiner Atmosphäre zu simulieren.
In ihrer neuesten Studie, die am Donnerstag (26. August) auf der Herbsttagung der American Chemical Society vorgestellt wurde, fügte das Team dann zwei Verbindungen hinzu, die als Acetonitril (ACN) und Propionitril (PCN) bezeichnet werden. Die Daten der Cassini-Mission deuten darauf hin, dass diese Verbindungen auf Titan reichlich vorhanden sind, sagte Hauptforscher Tomče Runčevski, Assistenzprofessor am Department of Chemistry der Southern Methodist University in Dallas, gegenüber Live Science.
Die meisten früheren Studien untersuchten diese beiden Verbindungen getrennt in ihrer reinen Form, aber Runčevskis Team wollte sehen, was passieren würde, wenn sich die Verbindungen vermischten und vermischten, wie es auf Titan passieren könnte. Im Gegensatz dazu, mit jeder Verbindung einzeln zu arbeiten, “könnte man sie miteinander mischen … könnte es ein völlig anderes Ergebnis in der Struktur geben, wie sich die Moleküle organisieren, wie die Moleküle kristallisieren” oder sich zu einer festen Form entwickeln, sagte Runčevski .
Das Team fand heraus, dass sich ACN und PCN, wenn beide unter Titan-ähnlichen Bedingungen existieren, ganz anders verhalten als jede der beiden Verbindungen isoliert. Die Temperaturen, bei denen die Verbindungen schmelzen oder kristallisieren, haben sich nämlich dramatisch verändert, in der Größenordnung von zehn Kelvin (Hunderte Grad Fahrenheit oder Celsius).
Diese Schmelz- und Kristallisationspunkte werden in der trüben gelben Atmosphäre von Titan relevant sein. Runčevski sagte, dass die Temperaturen verschiedener Schichten der Atmosphäre je nach ihrer Höhe über der Mondoberfläche variieren. Um also zu verstehen, wie sich die Chemikalien im Dunst verhalten, schlägt die neue Studie vor, dass diese Temperaturänderungen berücksichtigt werden sollten.
Darüber hinaus stellte das Team fest, dass ACN und PCN bei der Kristallisation unterschiedliche Kristallstrukturen annehmen, je nachdem, ob sie allein oder in Gegenwart der anderen Verbindung vorliegen. Kristalle bilden sich, wenn einzelne Moleküle innerhalb einer Verbindung von einer hoch organisierten Struktur angezogen werden. Während die Bausteine dieser Struktur – die Moleküle – gleich bleiben, können sie je nach Faktoren wie der Temperatur in leicht unterschiedlichen Konfigurationen zusammenkleben, sagte Runčevski.
Diese Unterschiede in der Kristallstruktur werden als “Polymorphe” bezeichnet, wenn ein ACN und PCN allein auf einem Polymorphismus bei hohen Temperaturen und dem anderen bei niedrigen Temperaturen beruhen. Aber „was wir bemerken, ist, dass, wenn wir eine Mischung haben, die Invarianz von hoher Temperatur und niedriger Temperatur“ [polymorphs] Es könnte in gewisser Weise eine Transformation sein“, sagte Runčevski.
Diese feinen Details darüber, wann und wie die Fahrzeuge eine stabile Struktur erreichen, könnten „unser Verständnis der Art von Mineralien, denen wir auf Titan begegnen könnten, wirklich verändern“, in Bezug auf die Polymorphe, die sie wahrscheinlich auf dem Mond annehmen werden. Dies wiederum könnte die chemischen Reaktionen beeinflussen, die zwischen diesen Verbindungen und anderen Verbindungen auf Titan stattfinden.
Runčevski sagte, die neue Studie sei insofern begrenzt, als sie nicht alle Chemikalien auf Titan berücksichtigt und daher nur ein vereinfachtes Bild von dem, was tatsächlich auf dem Mond passiert, erfassen kann.
“Für uns als Wissenschaftler auf der Erde ist es wichtig, diese Modelle mit zunehmender Komplexität zu erstellen und eines Tages zu Modellen zu gelangen, die wirklich wichtig sind und uns wirklich helfen können, die Oberfläche von Titan besser zu verstehen”, sagte er.
NASA-Agentur Libellen-MissionEs soll 2026 starten und 2034 Saturn erreichen. Es könnte auf der Erde mehr Informationen über die Mineralzusammensetzung von Titan liefern. Runčevski vermutet jedoch, dass sich die von seinem Team beobachteten Kristalle wahrscheinlich am Rande von Titans Seen bilden und erscheinen, wenn flüssiges Ethan in den Seen verdunstet und diese Verbindungen am Ufer zurücklässt. Zu diesem Zeitpunkt ist nicht klar, ob sich die Dragonfly-Mission auf diesen speziellen Aspekt von Titanians Umgebung konzentrieren könnte, aber “trotzdem [the mission] Es ist sehr aufregend und wir werden viel über Titan lernen.”
Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.
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