Астрономи виявили аномальну хімічну реакцію на супутнику Сатурна, що суперечить базовим законам космології

На супутнику Сатурна — Титані — виявлено аномальне явище, яке суперечить одному з базових правил хімії. Нове дослідження показує, що в екстремально холодних умовах цього світу можуть утворюватися речовини, які поєднують молекули, що зазвичай не здатні взаємодіяти, формуючи тверді сполуки, яких ніколи раніше не спостерігали у Сонячній системі.

Команда під керівництвом хіміка Фернандо Ісак’єрдо-Руїса з Технологічного університету Чалмерса (Швеція) у співпраці з NASA дійшла висновку, що такі «чужорідні» тверді матеріали, ймовірно, поширені на поверхні Титана. «Це дуже захопливе відкриття, — каже професор Мартін Рам із Чалмерса. — “Воно допомагає зрозуміти поведінку цілого світу — супутника, за розмірами майже як Меркурій».

Титан є одним із найцікавіших об’єктів Сонячної системи — його моря та озера складаються з метану й етану, а атмосфера багата на синильну кислоту (HCN) — ключову сполуку в «передбіологічній» хімії, яка може породжувати будівельні блоки життя. Зазвичай полярні молекули (такі як HCN) і неполярні (як метан або етан) не змішуються — подібно до того, як вода не змішується з олією.

Однак у лабораторних експериментах за температур близько –180 °C, що відповідає умовам Титана, дослідники виявили, що метан та етан взаємодіють із кристалами HCN. Використовуючи раманову спектроскопію, вони зафіксували зміни у коливаннях молекул, що свідчить про їхню взаємодію. Подальше моделювання підтвердило, що ці молекули утворюють ко-кристали — новий тип стабільних структур, у яких метан і етан «вбудовуються» між шарами кристалічної решітки синильної кислоти.

Це відкриття показує, що в надзвичайно холодних умовах молекули рухаються надто повільно, аби «відштовхувати» одна одну, і натомість можуть утворювати неочікувані зв’язки. «Такі взаємодії можуть впливати на геологію Титана, на формування його озер, морів і піщаних дюн», — зазначає Рам.

Підтвердити цю дивовижну хімію можна буде не раніше 2034 року, коли на Титан прибуде місія Drag­on­fly — робот-дрон NASA, покликаний дослідити склад поверхні супутника. До того часу, зазначають автори, відкриття служитиме нагадуванням про те, наскільки непередбачуваною може бути сама природа хімії — навіть у межах нашої Сонячної системи.

Дослідження опубліковане у журналі Pro­ceed­ings of the Nation­al Acad­e­my of Sci­ences (PNAS).