Vytvářejí organické krystaly kolem prstenů vany kolem Titanových jezer a moří?

Infračervený pohled na moře a jezera na severní polokouli Titanu, pořízený společností Cassini v roce 2014. Sluneční světlo je vidět na jižní části největšího Titanova moře, Kraken Mare. Vědci si nyní myslí, že „koupelové kroužky“ kolem okrajů moří a jezer jsou složeny z organických krystalů. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho / AGU 100.

Saturnův měsíc Titan je jediné jiné tělo ve sluneční soustavě kromě Země, o kterém je známo, že má na svém povrchu tekutiny. Tyto deště, řeky, jezera a moře vypadají velmi podobně jako na Zemi, ale místo vody se skládají z kapalného metanu a etanu (uhlovodíky). Nyní vědci našli jiný způsob, jak se mohou lišit od svých pozemských protějšků: břehy jezer a moří mohou být pokryty „vanovými prsteny“ složenými z organických krystalů, které se na Zemi nenacházejí.

Nový výzkum byl publikován v novém příspěvku a představen 24. června na Astrobiologické vědecké konferenci v roce 2019 (AbSciCon 2019) ve bellevue ve Washingtonu.

Z nového příspěvku:

Objevili jsme třetí molekulární minerál, který je stabilní za stejných podmínek jako na povrchu Titanu, Saturnova měsíce. Tento molekulární minerál je tvořen acetylenem a butanem, dvěma organickými molekulami, které jsou produkovány v Titanově atmosféře a padají na povrch. Říkáme jim „molekulární minerály“, protože se chovají stejně jako minerály tady na Zemi, ale místo toho, aby se skládaly z věcí, jako jsou uhličitany nebo silikáty, jsou tvořeny organickými molekulami. Dva předchozí molekulární minerály, které jsme objevili, byly tvořeny benzenem a ethanem, acetylenem a amoniakem. Tento poslední je pravděpodobně na Titanově povrchu mnohem hojnější, protože se zde věří, že acetylen i butan jsou zde velmi běžné. Zejména si myslíme, že „koupelové kroužky“ kolem Titanových jezer by mohly být tvořeny tímto materiálem, protože acetylen a butan se v kapalném metanu a etanu dobře rozpouštějí ve srovnání s jinými molekulami.

Umělcova představa o uhlovodíkovém jezeře na Titanu při pohledu ze země. Obrázek přes Steven Hobbs (Brisbane, Queensland, Austrálie / NASA).

Zajímavé výsledky pocházejí z laboratorních testů, kde byly znovu vytvořeny podmínky podobné Titanu. Vědci našli sloučeniny a minerály, které na Zemi neexistují, a jeden kokrystal byl vyroben z pevného acetylenu a butanu, které na Zemi existují, ale pouze jako plyny. Titan je však tak chladný, že acetylen a butan zmrazí pevnou látku a spojí se za vzniku krystalů.

Jak tedy vědci vytvořili podmínky podobné Titanu v laboratoři na Zemi? Titan je extrémně chladný, asi -290 stupňů Fahrenheita (-179 stupňů Celsia), takže použili kryostat, který je postaven na zakázku a který udržuje věci v chladu. Titanova atmosféra je většinou dusík, jako je Země, a tak naplnili kryostat kapalným dusíkem. Potřebovali však dusík jako plyn, jako na Titanu, takže komoru mírně zahřáli. Poté byly přidány methan a ethan, které jsou na Titanu také velmi běžné. Oba jsou v tekuté formě na Měsíci, v dešti, řekách, jezerech a mořích. Výsledkem byla polévka bohatá na uhlovodíky.

Mapa Titanových moří a jezer na severní polokouli. Obrázek přes JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.

Povrch Titanu, jak jej viděl přistávací modul Huygens v roce 2005. Huygens našel vlhký písek, když přistál poblíž vypařeného koryta řeky. Kapalinou byl methan / ethan, ale ukázalo se, že rocks jsou složeny z pevného vodního ledu. Obrázek přes ESA / NASA / University of Arizona / EarthSky.

Krystaly benzenu byly první, které byly vidět v této polévce. Benzen se nachází v benzínu na Zemi a je to molekula ve tvaru sněhové vločky vyrobená z hexagonálního kruhu atomů uhlíku. Za simulovaných podmínek Titanu se však stalo něco překvapivého: benzenové molekuly se přeuspořádaly takovým způsobem, že uvnitř nich povolily molekuly etanu a vytvořily kokrystal. Vědci také později objevili také krystaly acetylenu a butanu, o nichž se předpokládá, že na Titanu pravděpodobně budou běžnější.

Právě krystaly acetylenu a butanu vytvářejí vanuové kruhy - odpařené minerály - kolem okrajů jezer a moří. Když se tekuté uhlovodíky začaly odpařovat, minerály by vypadly na povrch. Některá jezera byla na Titanu vidět kosmickou lodí Cassini, když byla plná kapaliny, jindy, když se částečně odpařili. Tento proces odpařování je podobný tomu, jak mohou soli tvořit kůrky kolem okrajů jezer a moří na Zemi.

Kroužky vany na Titanu jsou podezřelé z existence na základě důkazů od Cassiniho, ale dosud nebyly plně potvrzeny, jak poznamenal Morgan Cable v Jet Propulsion Laboratory:

Zatím nevíme, jestli máme tyto kroužky ve vaně ... Je těžké vidět skrze Titanovu mlhavou atmosféru.

Kyslé slané jezero jižně od Beacon, západní Austrálie. Solné enkrustace kolem jeho okrajů jsou považovány za podobné prstencům vany kolem okrajů jezer a moří na Titanu. Obrázek přes Suzanne M. Rea / ResearchGate.

Řeky, jezera a moře Titanu, většinou poblíž severního pólu, dodávají tomuto měsíci strašidelný vzhled Země. V blízkosti rovníku jsou také metanové deště a masivní písečné duny, jako v pouštích na Zemi, ale složené z uhlovodíkových částic. Hustá zakalená atmosféra zakrývá půdu z pohledu shora, ale Cassini byla schopna použít radar k pozorování povrchových prvků. Sonda Huygens, součást mise Cassini, také poslala zpět vůbec první fotografie z povrchu Titanu v roce 2005, zobrazující odpařené koryto řeky s „kameny“ složené z pevného ledu. Pod tím vším je pod povrchem vodní oceán. Titan může vypadat podobně jako Země v mnoha ohledech, ale pokud jde o složení, je to výrazně cizí svět.

Cassiniho mise bohužel skončila na konci roku 2017, takže další pozorování vanových prstenů bude muset počkat, až se budoucí mise vrací k Titanu. Sondy, které by se mohly vznášet nebo plavat v jednom z jezer nebo moří, byly navrženy, ale právě teď jsou právě na rýsovacích prknech. Nová mise NASA Dragonfly, která byla právě oficiálně oznámena minulý týden, však pošle vrtulníkové rotorové letadlo, aby proletělo Titanovou oblohou a provedlo četné přistání na různých zajímavých místech. Vážka je naplánována na spuštění v roce 2026 a přistání v roce 2034. Vzrušující!

Sečteno a podtrženo: Simulací podmínek Titanu v laboratoři na Zemi vědci zjistili, že neobvyklé formy organických krystalů mohou vytvářet okraje vany kolem okrajů měsíčních jezer a moří.

Zdroj: Acetylen-butanový kokrystal: potenciálně hojný molekulární minerál na Titanu

Prostřednictvím AGU 100