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

Зелен глобус с неправилни тъмнозелени, оранжеви и жълти маркировки в горната част.

Инфрачервена гледка към морета и езера в северното полукълбо на Титан, направена от Касини през 2014 г. Слънчевата светлина може да се види да блести от южната част на най -голямото море на Титан, Кракен Маре. Сега учените смятат, че „пръстените за вана“ по краищата на моретата и езерата са съставени от органични кристали. Изображение чрез НАСА/JPL-Caltech/Университет на Аризона/Университет на Айдахо/AGU 100.


Луната на СатурнТитане единственото друго тяло в Слънчевата система освен Земята, за което е известно, че има течности на повърхността си. Тези дъждове, реки,езера и моретамного приличат на тези на Земята, но са съставени от течен метан и етан (въглеводороди) вместо вода. Сега учените са открили друг начин, по който те могат да се различават от своите земни колеги: бреговете на езерата и моретата могат да бъдат инкрустирани с „пръстени за вана“, съставени от органични кристали, които не се срещат на Земята.

Новото изследване бешепубликуванив нов доклад и представен на 24 юни на научната конференция по астробиология през 2019 г. (AbSciCon 2019) в Белвю, Вашингтон.


От новата книга:

Открихме трети молекулен минерал, който е стабилен при същите условия, съществуващи на повърхността на Титан, луна на Сатурн. Този молекулен минерал се състои отацетиленибутан, две органични молекули, които се произвеждат в атмосферата на Титан и падат на повърхността. Ние ги наричаме „молекулярни минерали“, защото те се държат точно както минералите тук на Земята, но вместо да са 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 последен вероятно е много по -обилен на повърхността на Титан, тъй като се смята, че и ацетилен, и бутан са много често срещани там. По -специално, смятаме, че „пръстените за вана“ около езерата на Титан могат да бъдат съставени от този материал, тъй като ацетиленът и бутанът се разтварят добре в течен метан и етан в сравнение с други молекули.

Стръмни планини обграждат червеникаво езеро под мътно, бледо загарено небе.

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

Интригуващите резултати идват от лабораторни тестове, при които са пресъздадени състояния, подобни на Титан. Учените са открили съединения и минерали, които не съществуват на Земята, а един съкристал е направен от твърд ацетилен и бутан, които съществуват на Земята, но само като газове. Титан обаче е толкова студен, че ацетилен и бутан ще замръзнат в твърдо състояние и ще се комбинират, за да образуват кристали.




И така, как учените са създали условия, подобни на Титан, в лаборатория на Земята? Титан е изключително студен, около -290 градуса по Фаренхайт (-179 градуса по Целзий), така че те използваха специално създаден криостат, апарат, който поддържа нещата студени. Атмосферата на Титан е предимно азот, подобно на Земята, така че след това те напълниха криостата с течен азот. Но те се нуждаеха от азота, за да бъде газ, като на Титан, така че леко затоплиха камерата. След това бяха добавени метан и етан, които също са много често срещани на Титан. И двамата са в течна форма на Луната, в дъжда, реките, езерата и моретата. Резултатът беше „супа“, богата на въглеводороди.

Тъмно сини неправилни форми с етикети на фона на пъстър загар.

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

Жълтеникава сцена на мъгляво небе и пейзаж, покрити със заоблени, неправилни скали.

Повърхността на Титан, видяна от кацащия апарат Хюйгенс през 2005 г. Хюйгенс откри влажен пясък, когато той кацна близо до изпарено корито на реката. Течността беше метан/етан, но „скалите“ се оказаха съставени от твърд воден лед. Изображение чрез ESA/НАСА/Университет на Аризона/EarthSky.

Кристалите на бензол са първите, които се виждат в тази супа. Бензолът се намира в бензина на Земята и представлява молекула във формата 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 също откриха съкристал от ацетилен и бутан, който вероятно се среща по-често на Титан.


Съкристалите на ацетилена и бутана вероятно създават пръстените за ваната-изпарените минерали-по краищата на езерата и моретата. Минералите щяха да изпаднат на повърхността, когато течните въглеводороди започнаха да се изпаряват. Някои езера са били видени на Титан отКасиникосмически кораби, когато са били пълни с течност, а в други моменти, когато са се изпарили частично. Този процес на изпаряване е подобен на това как солите могат да образуват кори по краищата на езера и морета 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 е отбелязано отMorgan Cableв лабораторията за реактивни двигатели:

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

Широка бяла лента, обграждаща белезникаво езеро под блестящо синьо небе.

Кисело солено езеро на юг от Beacon, Западна Австралия. Смята се, че натрупванията на сол по краищата му са подобни на пръстените за ваната около ръбовете на езера и морета на Титан. Изображение чрезSuzanne M. Rea/ResearchGate.


Реките, езерата и моретата на Титан, най-вече близо до северния полюс, придават на тази луна зловещ земен вид. В близост до екватора има също метанен дъжд и масивни пясъчни дюни, както в пустините на Земята, но съставени от въглеводородни частици. Плътната, мъглява атмосфера закрива земята от поглед отгоре, но Касини успя да използва радара, за да види повърхностните характеристики. TheХюйгенссондата, част от мисията Касини, също изпрати първите снимки от повърхността на Титан през 2005 г., показващи изпарено корито на река с „скали“, съставени от твърд воден лед. Под всичко това, извън полезрението, се намира подземен воден океан. Титан майвижмного прилича на Земята в много отношения, но от гледна точка на състава, това е ясно чужд 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 плуват или плуват в едно от езерата или моретата, но все още са само на чертожните дъски в момента. Новото на НАСА обачеводно кончемисия, официално обявена миналата седмица, ще изпрати роторкраф, подобен на дрон, да лети през небето на Титан, като ще извърши множество кацания на различни интересни места. Планирано е Dragonfly да стартира през 2026 г. и да кацне през 2034 г. Вълнуващо!

В крайна сметка: Чрез симулиране на условията на Титан в лаборатория на Земята учените са открили, че необичайни форми на органични кристали могат да създадат пръстени за вана по краищата на лунните езера и морета.

Източник: Кокристалът на ацетилен-бутан: Потенциално изобилен молекулен минерал на Титан

Чрез AGU 100