NASA και το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας Chalmers της Σουηδίας ανακοίνωσαν μια ανακάλυψη που αμφισβητεί μία από τις θεμελιώδεις αρχές της χημείας και ταυτόχρονα ρίχνει νέο φως στο μυστήριο του φεγγαριού του Κρόνου, του Τιτάνα. Στο εξαιρετικά ψυχρό περιβάλλον του, ουσίες που υπό κανονικές συνθήκες δεν αναμειγνύονται, μπορούν να συνδυαστούν, προσφέροντας νέα στοιχεία για τον τρόπο που μπορεί να λειτούργησε η χημεία πριν από την εμφάνιση της ζωής στη Γη.
Ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου έχει εδώ και χρόνια κεντρίσει το ενδιαφέρον των επιστημόνων, καθώς η εξέλιξή του μπορεί να αποκαλύψει στοιχεία για τις πρώτες χημικές διεργασίες που διαμόρφωσαν τον πλανήτη μας. Η παγωμένη επιφάνειά του και η πυκνή ατμόσφαιρα, πλούσια σε άζωτο και μεθάνιο, θεωρείται ότι προσομοιάζουν τις συνθήκες της νεαρής Γης πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Ο Μάρτιν Ραμ, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Χημείας και Χημικής Μηχανικής του Chalmers, μελετά εδώ και χρόνια τη χημεία του Τιτάνα. Η νέα του έρευνα δείχνει ότι συγκεκριμένες πολικές και μη πολικές ουσίες μπορούν να συνδυαστούν σε συνθήκες ακραίου ψύχους, γεγονός που θα μπορούσε να καθοδηγήσει μελλοντικές αποστολές και μελέτες για την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα του δορυφόρου.
“Πρόκειται για πολύ συναρπαστικά ευρήματα που μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα ένα σώμα τόσο μεγάλο όσο ο Ερμής,” σημειώνει ο Ραμ.
Νέα στοιχεία για τα δομικά συστατικά της ζωής
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό PNAS, αποκαλύπτει ότι το μεθάνιο, το αιθάνιο και το υδροκυάνιο – ουσίες που αφθονούν στον Τιτάνα – μπορούν να αλληλεπιδρούν με τρόπους που έως σήμερα θεωρούνταν αδύνατοι. Το γεγονός ότι το υδροκυάνιο, ένα έντονα πολικό μόριο, μπορεί να σχηματίζει κρυστάλλους μαζί με μη πολικές ουσίες όπως το μεθάνιο και το αιθάνιο, θεωρείται εξαιρετικά ασυνήθιστο, καθώς αυτές οι ουσίες συνήθως δεν αναμειγνύονται, όπως το λάδι με το νερό.
“Η απροσδόκητη αυτή αλληλεπίδραση μπορεί να αλλάξει τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τη γεωλογία του Τιτάνα και τα παράξενα τοπία του, με λίμνες, θάλασσες και αμμόλοφους,” εξηγεί ο Ραμ. Το υδροκυάνιο, προσθέτει, είναι πιθανό να παίζει καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία των πρώτων δομικών λίθων της ζωής, όπως τα αμινοξέα και οι νουκλεοβάσεις.
Η συνεργασία με τη NASA και το «σπάσιμο» ενός κανόνα της χημείας
Η έρευνα ξεκίνησε με ένα απλό ερώτημα: τι συμβαίνει στο υδροκυάνιο αφού σχηματιστεί στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα; Για να το διερευνήσουν, επιστήμονες του Jet Propulsion Laboratory της NASA πραγματοποίησαν πειράματα σε θερμοκρασίες περίπου -180°C, αναμειγνύοντας υδροκυάνιο με μεθάνιο και αιθάνιο. Εκεί διαπίστωσαν κάτι απροσδόκητο, που τους οδήγησε στη συνεργασία με την ομάδα του Ραμ στο Chalmers.
“Η ιδέα ότι πολικές και μη πολικές ουσίες μπορούν να σχηματίσουν κοινή κρυσταλλική δομή έρχεται σε αντίθεση με τον γνωστό κανόνα της χημείας ‘όμοιο διαλύει όμοιο’,” εξηγεί ο Ραμ. Με τη βοήθεια υπολογιστικών προσομοιώσεων, οι ερευνητές έδειξαν ότι οι υδρογονάνθρακες μπορούν να διεισδύσουν στη δομή του κρυστάλλου του υδροκυανίου, σχηματίζοντας σταθερά συνεκρυσταλλώματα.
Η ανακάλυψη αυτή δεν σημαίνει ότι οι κανόνες της χημείας πρέπει να ξαναγραφούν, αλλά, όπως λέει ο Ραμ, “είναι ένα όμορφο παράδειγμα του πώς τα όρια της επιστήμης μπορούν να επεκτείνονται.”
Το μέλλον της έρευνας και η αποστολή Dragonfly
Η αποστολή Dragonfly της NASA αναμένεται να φτάσει στον Τιτάνα το 2034, με στόχο τη μελέτη της προβιοτικής χημείας και την αναζήτηση ενδείξεων ζωής. Μέχρι τότε, η ομάδα του Ραμ θα συνεχίσει να ερευνά τη χημεία του υδροκυανίου σε συνεργασία με τη NASA.
Το υδροκυάνιο εντοπίζεται σε πολλά σημεία του Σύμπαντος, από νεφελώματα και κομήτες έως πλανητικές ατμόσφαιρες. Η νέα μελέτη μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε ψυχρά περιβάλλοντα του διαστήματος και να αποκαλύψει αν και άλλες μη πολικές ουσίες μπορούν να ενσωματωθούν σε κρυστάλλους υδροκυανίου, ανοίγοντας νέους δρόμους για την κατανόηση της χημείας πριν την εμφάνιση της ζωής.
Πηγή: sciencedaily.com
