Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Правило «подобное растворяется в подобном» не сработало на Титане
В густой оранжевой дымке Титана, где температура опускается до минус 180 градусов Цельсия, происходят невозможные по земным меркам химические реакции: молекула циановодорода (HCN), рожденная в атмосфере из азота, метана и этана, могла сформировать кристаллы, объединяющие вещества противоположной природы.
Ледяная луна Сатурна — Титан — единственное тело в Солнечной системе, кроме Земли, где на поверхности есть моря и озера. Правда, наполнены они не водой, а жидким метаном, который, в условиях криогенной среды и плотной атмосферы, циркулирует так же, как вода на Земле. Ранее в Северном полушарии спутника зафиксировали образование метановых облаков, из которых время от времени проливаются дожди из углеводородов (метана и этана).
Особый интерес для ученых представляет циановодород (HCN) — полярная молекула, образующаяся в верхних слоях холодной атмосферы Титана. Именно она запускает цепочку реакций, ведущих к образованию аминокислот и других компонентов, необходимых для существования примитивных форм жизни.
Более того, с ней связаны так называемые толины — внеземные органические вещества, которые также наблюдают на спутнике Нептуна Тритоне, кометах и карликовой планете Седне. Результаты ранее проведенных исследований, моделирующих образование туманов на Титане, показали, что толины могут изменять структуру и химический состав под действием жидкого метана при экстремально низких температурах.
Поскольку циановодород на этой луне присутствует в облаках и аэрозолях, ученые предположили, что он может либо оседать на поверхности — если это действительно так, то за миллиарды лет там должно было накопиться несколько метровых слоев, — либо каким-либо образом взаимодействовать с окружающей средой.
Расставить все точки над «i» решила международная исследовательская группа под руководством Мартина Рама (Martin Rahm) при участии Фернандо Искьердо-Руиса (Fernando Izquierdo-Ruiz) из Технического университета Чалмерса (Швеция). Для этого они провели эксперимент, конденсируя пары метана и этана на кристаллах циановодорода при температурах, близких к условиям поверхности луны (около минус 180 градусов Цельсия).
Результаты научной работы, опубликованной в журнале PNAS, показали, что на Титане могут формироваться необычные кристаллы, в которых соединяются полярные и неполярные вещества. Открытие нарушает незыблемое правило химии «подобное растворяется в подобном», согласно которому вещество лучше растворяется в жидкости, если обладает той же полярностью и сходными прочими характеристиками. То есть в привычных земных условиях капля масла не растворится в воде, в отличие от капли спирта (этанола).
Однако на Титане полярный циановодород прекрасно смешивается с неполярными метаном и этаном: сконденсировав пары углеводородов на кристаллы HCN в серии экспериментов, Рам и Искьердо-Руис применили метод спектроскопии и с его помощью зафиксировали характерные смещения спектральных линий. Именно эти небольшие «сдвиги» указали на усиление водородных связей после внедрения углеводородных молекул в структуру кристаллов циановодорода. Результаты подтвердили с помощью компьютерного моделирования.
Оказалось, что образованные стабильные структуры — со-кристаллы — и даже твердые растворы оставались устойчивыми в условиях, характерных для поверхности Титана. Энергетическая разница между чистыми веществами и полученными структурами при этом была настолько мала (всего 0,5-1 килоджоулей на моль), что со-кристаллы на спутнике Сатурна могли возникать спонтанно. Наиболее прочными были структуры, содержащие около 10-20% этана.
Эти «невозможные» кристаллы, судя по всему, играют важную роль в «минералогии» Титана: отложения циановодорода на поверхности луны могут взаимодействовать с углеводородами. Они удерживают их в кристаллическом состоянии, тем самым создавая своеобразные «резервуары» метана и этана.
Если выводы ученых верны, то при изменении температуры и давления со-кристаллы будут высвобождаться, что приведет к эрозии и изменениям формы ландшафта. Этот процесс также может объяснить загадочные «метановые острова» — временные образования, наблюдаемые на поверхности метановых морей.
Авторы статьи отметили, что их работа — важный шаг в понимании химии ледяных миров. Окончательно подтвердить существование со-кристаллов исследователи надеются с помощью миссии NASA Dragonfly, которая должна прибыть на Титан в 2034 году и, по плану, работать на поверхности спутника газового гиганта.
Telegram 
Дзен 
VK За последние 10 тысяч лет направленный естественный отбор способствовал эволюции почти 500 генов в ДНК жителей Западной Евразии, что повлияло на их внешний вид и восприимчивость к различным заболеваниям, установили авторы нового исследования.
Ветер на спутнике Сатурна Титане способен поднимать огромные волны, даже если он очень слабый. Эти волны формируют берега, переносят осадки, перемешивают жидкости и даже влияют на климат луны. Изучая их, планетологи могут понять, как устроены потенциально обитаемые миры за пределами Земли.
Ученые впервые подробно изучили состав самых дальних колец Урана. Выяснилось, что одно из них похоже на ледяное облако пыли, а другое богато органикой. Открытие помогает восстановить историю столкновений спутников и показывает, как именно формируются пылевые системы вокруг планет.
За последние 10 тысяч лет направленный естественный отбор способствовал эволюции почти 500 генов в ДНК жителей Западной Евразии, что повлияло на их внешний вид и восприимчивость к различным заболеваниям, установили авторы нового исследования.
Ученые продолжают исследовать фундаментальные частицы на неделимость. На этот раз на БАК исследовали кварки и не нашли у них признаков составной частицы.
Что, если развитые цивилизации во Вселенной не исчезают навсегда, а периодически «выключаются», переживая циклы коллапсов и восстановлений? Модель, разработанная авторами нового исследования, показывает, что такая прерывистая жизнь может объяснить космическую тишину — и переосмыслить будущее Земли.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии