As regras da química na maior lua de Saturno, Titã, podem ter de ser reescritas, graças a uma nova descoberta que mostra como cristais congelados de cianeto de hidrogénio podem misturar-se com hidrocarbonetos líquidos, uma combinação até agora considerada impossível.
Experimento da NASA Laboratório de Propulsão a Jato Uma combinação de simulações de computador feitas por pesquisadores do Jet Propulsion Laboratory (JPL) no sul da Califórnia e da Chalmers University of Technology na Suécia mostram como as moléculas de etano e metano líquido que preenchem oceanos e lagos podem titãpode ser misturado com cristais de cianeto de hidrogênio, que ficam congelados nas temperaturas geladas da Lua, de 179 graus Celsius negativos.
O cianeto de hidrogênio é conhecido como uma molécula polar com carga positiva de um lado e carga negativa do outro. Isso significa que ele prefere se conectar com outras moléculas polares e atrair cargas opostas.
O metano e o etano, por outro lado, são ambos hidrocarbonetos (ou seja, são compostos por átomos de hidrogénio e carbono) e são moléculas apolares, o que significa que a sua carga é simétrica, com cargas positivas e negativas em cada lado da sua estrutura molecular.
Normalmente, as substâncias polares e apolares não se misturam. É um pouco como o óleo se separando da água.
O cianeto de hidrogênio na atmosfera de Titã é formado pela reação com a luz ultravioleta de Titã. solque decompõe os hidrocarbonetos e os reorganiza em outras moléculas. Dado que os hidrocarbonetos não polares são comuns na atmosfera e na superfície de Titã, os cientistas do JPL queriam saber o que acontece ao cianeto de hidrogénio quando este é produzido. No entanto, as suas experiências de laboratório misturando cianeto de hidrogénio com metano e etano a temperaturas de -292 graus Fahrenheit (-180 graus Celsius) produziram alguns resultados surpreendentes que eles não conseguiram compreender. Então, eles contataram o químico Martin Rahm e sua equipe da Chalmers University of Technology, que tinha experiência anterior em cianeto de hidrogênio em baixas temperaturas, para descobrir.
“Isso levou a colaborações teóricas e experimentais emocionantes entre Chalmers e a NASA”, disse Ram em um relatório. declaração. “A pergunta que nos fizemos foi um pouco louca: estas medições podem ser explicadas pela estrutura cristalina do metano ou do etano misturado com cianeto de hidrogénio? Isto vai contra a regra da química, ‘semelhante dissolve semelhante’, o que basicamente significa que é impossível combinar estas substâncias polares e não polares.”
As simulações computacionais de Ram descobriram que o metano e o etano podem penetrar na estrutura cristalina do cianeto de hidrogênio congelado, formando uma nova estrutura estável chamada “eutética”.
“Isso pode acontecer em temperaturas muito baixas, como as de Titã”, disse Ram. “Os nossos cálculos não só prevêem que a mistura inesperada é estável nas condições de Titã, mas os espectros também concordam bem com as medições da NASA.”
Titã é a única lua da Terra sistema solar Tem uma atmosfera espessa com química de hidrocarbonetos semelhante à sopa que os cientistas acreditam que existiu na Terra para a origem da vida. Terra Antes que a vida comece. Embora as temperaturas geladas em Titã pareçam excluir a possibilidade de reações químicas que poderiam levar à vida como a conhecemos, astrobiológico O valor serve como ponto de partida para mostrar como poderia ter sido o inventário molecular na Terra primitiva. Embora o cianeto de hidrogénio seja agora tóxico para a vida, é um dos blocos de construção dos aminoácidos, que são utilizados para construir proteínas e nucleobases no ARN e no ADN.
“O cianeto de hidrogênio é encontrado em muitos lugares universocomo em grandes nuvens de poeira, em atmosferas planetárias e em cometa“Nossos resultados podem nos ajudar a entender o que acontece em outros ambientes frios do espaço”, disse Ram. Poderemos descobrir se outras moléculas não polares também podem entrar nos cristais de cianeto de hidrogénio e, em caso afirmativo, o que isso pode significar para as reações químicas pré-vidas. “
Independentemente disso, as descobertas sugerem uma interação mais próxima entre a atmosfera de Titã, a superfície gelada do iceberg e a sua atmosfera. lagos e oceanos Havia mais metano e etano do que se esperava. Quando chegar a Titã em 2034, o novo helicóptero da NASA, chamado libélulapermanecerá na superfície e amostrará materiais, incluindo gelo de cianeto de hidrogênio, onde poderá verificar novos resultados e procurar produtos químicos mais complexos e inesperados.
Os resultados são publicados na edição de julho da revista Anais da Academia Nacional de Ciências.
