Органичните кристали създават „пръстени за вана“ около езерата и моретата на Титан?

Инфрачервен изглед към моретата и езерата в северното полукълбо на Титан, заснети от Касини през 2014 г. Слънчевата светлина може да се наблюдава, като блести от южната част на най-голямото море на Титан - Кракен Маре. Сега учените смятат, че „пръстените за вана“ около краищата на моретата и езерата са съставени от органични кристали. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho / AGU 100.

Лунният титан на Сатурн е единственото друго тяло в Слънчевата система освен Земята, за която се знае, че има течности на повърхността си. Тези дъждове, реки, езера и море приличат много на тези на Земята, но са съставени от течен метан и етан (въглеводороди) вместо вода. Сега учените са намерили друг начин, по който те могат да се различават от земните си колеги: бреговете на езерата и моретата може да бъдат инкрустирани с „пръстени за вана“, съставени от органични кристали, които не са намерени на Земята.

Новото изследване беше публикувано в нов документ и представено на 24 юни на научната конференция по астробиология 2019 (AbSciCon 2019) в Белвю, Вашингтон.

От новата хартия:

Открихме трети молекулен минерал, който е стабилен при същите условия, присъстващи на повърхността на Титан, луна на Сатурн. Този молекулен минерал се състои от ацетилен и бутан, две органични молекули, които се произвеждат в атмосферата на Титан и падат върху повърхността. Ние наричаме тези „молекулярни минерали“, защото те се държат така, както минералите правят тук на Земята, но вместо да бъдат съставени от неща като карбонати или силикати, те са съставени от органични молекули. Двата предишни молекулярни минерала, които открихме, бяха съставени от бензен и етан, ацетилен и амоняк. Този най-нов е вероятно много по-обилен на повърхността на Титан, тъй като и ацетиленът и бутанът се смята, че са много разпространени там. По-конкретно, смятаме, че „пръстените за вана“ около езерата на Титан може да са съставени от този материал, тъй като ацетиленът и бутанът се разтварят добре в течен метан и етан в сравнение с други молекули.

Концепцията на художника за въглеводородно езеро на Титан, гледано от земята. Изображение чрез Стивън Хобс (Бризбън, Куинсланд, Австралия / НАСА).

Интригуващите резултати идват от лабораторни тестове, при които се пресъздават подобни на Титан условия. Учените открили съединения и минерали, които не съществуват на Земята, и един съкристал е направен от твърд ацетилен и бутан, които съществуват на Земята, но само като газове. Титанът обаче е толкова студен, че ацетиленът и бутанът ще замръзнат твърди и се комбинират, образувайки кристали.

И така, как учените създадоха подобни на Титан условия в лаборатория на Земята? Титанът е изключително студен, около -290 градуса по Фаренхайт (-179 градуса по Целзий), така че те използваха криостат, създаден по поръчка, апарат, който поддържа нещата студени. Атмосферата на Титан е предимно азотна, като тази на Земята, така че след това те напълниха криостата с течен азот. Но им трябваше азотът да бъде газ, както на Титан, така че леко затоплиха камерата. След това бяха добавени метан и етан, които също са много често срещани на Титан. И двете са в течна форма на Луната, при дъжд, реки, езера и морета. Резултатът беше „супа“, богата на въглеводороди.

Карта на моретата и езерата на Титан в северното полукълбо. Изображение чрез JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.

Повърхността на Титан, както се вижда от кацателя на Хюйгенс през 2005 г., Хюйгенс намери влажен пясък, когато кацна в близост до изпарено речно корито. Течността беше метан / етан, но rocks се оказа съставен от твърд воден лед. Изображение чрез ESA / NASA / University of Arizona / EarthSky.

Бензолните кристали бяха първите, които се виждаха в тази супа. Бензолът се намира в бензина на Земята и представлява молекула с форма на снежинка, направена от шестоъгълен пръстен от въглеродни атоми. Но нещо друго изненадващо се случи в симулираните условия на Титан: молекулите на бензола се пренаредиха по такъв начин, че позволиха на молекулите на етан вътре в тях, създавайки ко-кристал. По-късно изследователите откриха и съкристал на ацетилен и бутан, за който се смята, че вероятно е по-често срещан на Титан.

Именно ацетиленовите и бутановите кристали вероятно създават пръстените на ваната - изпарени минерали - около краищата на езерата и моретата. Минералите ще бъдат изпуснати на повърхността, когато течните въглеводороди започнаха да се изпаряват. Някои езера бяха видени на Титан от космическия кораб „Касини“, когато бяха пълни с течност, а в други моменти, когато частично се бяха изпарили. Този процес на изпаряване е подобен на това как солите могат да образуват корички около краищата на езерата и моретата на Земята.

Предполага се, че пръстените за вана на "Титан" съществуват въз основа на доказателства от Касини, но все още не са напълно потвърдени, както отбеляза Морган Кейбъл в лабораторията за реактивни двигатели:

Все още не знаем дали имаме тези пръстени за вана ... Трудно е да се види през мъглявата атмосфера на Титан.

Киселинно солено езеро на юг от Бийкън, Западна Австралия. Счита се, че солените обвивки около краищата му са подобни на пръстените за вана около краищата на езерата и моретата на Титан. Изображение чрез Suzanne M. Rea / ResearchGate.

Реките, езерата и моретата на Титан, предимно в близост до северния полюс, придават на тази луна зловещ вид на Земята. В близост до екватора има метанов дъжд и масивни пясъчни дюни, като в пустините на Земята, но съставени от въглеводородни частици. Дебелата, замъглена атмосфера затъмнява земята от поглед отгоре, но Касини успя да използва радар, за да види повърхностните характеристики. Сондата Хюгенс, част от мисията Касини, също изпрати обратно първите снимки от повърхността на Титан през 2005 г., показващи изпарено речно корито със „скали“, съставено от твърд воден лед. Под всичко това, от гледна точка, е подземен воден океан. Титан може да прилича много на Земята по много начини, но по отношение на състава, това е ясно извънземен свят.

За съжаление, мисията на Касини приключи в края на 2017 г., така че по-нататъшните наблюдения на пръстените за вана ще трябва да изчакат, докато бъдеща мисия се върне в Титан. Предложени са сонди, които биха могли да плават или плуват в някое от езерата или моретата, но в момента все още са само на дъските за рисуване. Новата мисия на НАСА, която бе официално обявена миналата седмица, ще изпрати самолет, подобен на дрон, който да лети през небето на Титан, правейки множество кацания на различни места, които представляват интерес. Dragonfly е планирано да стартира през 2026 г. и да кацне през 2034 г. Вълнуващо!

Долен ред: Симулирайки условията на Титан в лаборатория на Земята, учените са установили, че необичайните форми на органични кристали могат да създават пръстени за вана около краищата на лунните езера и морета.

Източник: Ацетилен-бутанов ко-кристал: потенциално изобилен молекулен минерал на Титан

Чрез AGU 100