Satürn'ün uydusu Titan'da yapılan bir keşif, bilim insanlarının temel bir kimya kuralı olduğuna inandığı şeyi sorgulatıyor. Aşırı soğuk ortamlarda, normalde bir araya gelemeyeceği düşünülen moleküllerin, Güneş Sistemi'nde daha önce görülmemiş katı maddeler oluşturabileceği yeni bir araştırmayla ortaya konuyor.
İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden kimyager Fernando Izquierdo-Ruiz liderliğindeki bir ekip, bu yabancı madde türünün Titan'da bol miktarda bulunmasının muhtemel olduğunu belirtiyor.
Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden kimyager Martin Rahm, konuya ilişkin açıklamasında, "Bunlar, Merkür gezegeni büyüklüğündeki bir uydu olan Titan'da geniş ölçekli bir anlayışa yardımcı olabilecek çok heyecan verici bulgular," ifadelerini kullanıyor.
Titan, Güneş Sistemi'nin büyüleyici bir köşesi. Metan ve hidrokarbon gölleri, yaşamı tetiklemek için gereken öncül kimyaya şaşırtıcı derecede yakın karmaşık bir kimya barındırıyor. Bu, orada yaşamın mümkün olduğu anlamına gelmiyor, ancak yaşamın potansiyel olarak ortaya çıkabileceği koşulları anlama fırsatı sunuyor.
Öncül kimyanın önemli bir temel taşı, uygun koşullar altında, nükleobazlar ve amino asitler gibi yaşamın yapı taşları haline gelebilecek bileşikler oluşturan hidrojen siyanürdür. Hidrojen siyanür, Titan'da bol miktarda bulunuyor.
Aynı zamanda, elektronların dengesiz bir dağılımına sahip, yani kutuplaşmış bir moleküldür. Bu, ona dengesiz bir yük verir.
Genel bir kural olarak, kutuplu ve kutupsuz moleküller – Titan'daki metan ve etan gibi – birbirlerini iterler. Onları bir arada tutmak için, ayrı tutmaya çalışmaktan daha fazla enerji gerekir. Bu, kutuplu suyun kutupsuz yağ ile karışmasını engelleyen mekanizmanın aynısıdır.
Araştırmacılar, hidrojen siyanürün Titan'daki olası davranışını incelerken, molekül Titan'ın atmosferinde oluştuktan sonra ne olduğuna dair NASA'nın Jet İtki Laboratuvarı'ndaki bilim insanlarının bir sorusundan yola çıktılar.
Titan'ın yüzey sıcaklıklarına uygun olan yaklaşık -180 derece Santigrat sıcaklıklarda deneyler yaptılar. Bu aşırı soğukta, hidrojen siyanür kristal halindeyken, metan ve etan sıvı formdadır.
Deney tamamlandıktan ve oluşan karışımlar analiz edildikten sonra, NASA araştırmacıları bir şeylerin değiştiğini fark ettiler ancak ne olduğundan emin olamadılar. Bu nedenle Chalmers'daki kimyagerlerden yardım istediler.
Rahm, "Bu, Chalmers ve NASA arasında heyecan verici bir teorik ve deneysel işbirliğine yol açtı. Kendimize sorduğumuz soru biraz çılgıncaydı: Ölçümler, metan veya etanın hidrojen siyanürle karıştığı bir kristal yapıyla açıklanabilir mi? Bu, kimyada bir kural olan 'benzer benzeri çözer' ilkesine aykırıdır, yani bu kutuplu ve kutupsuz maddelerin birleştirilmesinin mümkün olmaması gerektiği anlamına gelir." diyor.
Deneysel kurulum benzerdi: Araştırmacılar, yaklaşık -180 derece Santigrat'a ayarlanmış bir odada hidrojen siyanür kristalleri büyüttüler. Bu ortama metan, etan, propan ve bütan eklediler ve moleküllerin nasıl titreştiğini kaydetmek için Raman spektroskopisi kullandılar.
Metan ve etana maruz kaldıktan sonra hidrojen siyanür salınımlarında küçük ama belirgin kaymalar kaydettiler – bu da bu uyumsuz maddelerin sadece yan yana durmadığını, etkileşime girdiğini gösteriyor.
Bu kaymaların yönleri, hidrojen siyanürdeki hidrojen bağlarının metan ve etan tarafından ince bir şekilde güçlendirildiğini, büküldüğünü ve gerildiğini öne sürdü.
Ardından, ekip şüphelerini doğrulamak için bilgisayar modellemesine başvurdu: Metan ve etan, hidrojen siyanür kristal kafesindeki boşluklara kaymış ve Titan benzeri sıcaklıklarda stabil kalan kokristal adı verilen yapılar oluşturmuşlardır.
Araştırmacılar, Titan benzeri koşullar altında, moleküllerin daha yüksek sıcaklıklarda olduğu gibi termal olarak titremediklerini, bu da metan ve etanın hidrojen siyanüre nüfuz etmesine izin verdiğini ve genellikle birbirini sevmeyen moleküllerin nasıl etkileşime girebileceğini ve birleşebileceğini gösterdiğini sonucuna vardı.
Rahm, "Bu maddeler arasındaki beklenmedik etkileşimin keşfi, Titan'ın jeolojisini ve göller, denizler ve kum tepelerinden oluşan garip manzaralarını anlama şeklimizi etkileyebilir" diyor.
Ne yazık ki, bu tuhaf kimyanın anlamı doğrulanmadan önce birkaç yıl beklememiz gerekebilir. Beklenen Dragonfly sondasının 2034 yılına kadar Satürn'ün bu tuhaf uydusuna iniş yapması beklenmiyor.
Araştırmacılar, "O zamana kadar bu yapılar, temel kimyanın ne kadar şaşırtıcı olabileceğinin mütevazı bir hatırlatıcısı olarak duruyor" diye yazıyorlar.
Gelecekteki çalışmalarında, araştırmacılar, koşullar doğru olduğunda başka hangi kutupsuz maddelerin hidrojen siyanürle iyi geçinebileceğini keşfetmeyi umuyorlar.
Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri dergisinde yayımlandı.
