Skaber organiske krystaller 'badekarringe' omkring Titans søer og have?

Infrarød udsigt over søer og søer i Titans nordlige halvkugle taget af Cassini i 2014. Der kan ses sollys skinne fra den sydlige del af Titans største hav, Kraken Mare. Forskere mener nu, at ”badekarringe” rundt om kanterne af havene og søerne er sammensat af organiske krystaller. Billede via NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho / AGU 100.

Saturns måne Titan er det eneste andet legeme i solsystemet udover Jorden, der vides at have væsker på sin overflade. Disse regn, floder, søer og have ligner meget på Jorden, men er sammensat af flydende metan og ethan (kulbrinter) i stedet for vand. Nu har videnskabsmænd fundet en anden måde, hvorpå de måske adskiller sig fra deres jordiske modstykker: kystlinjerne i søerne og havene kan være belagt med ”badekarringe” sammensat af organiske krystaller, der ikke findes på Jorden.

Den nye forskning blev offentliggjort i en ny artikel og blev præsenteret den 24. juni på Astrobiology Science Conference (AbSciCon 2019) i Bellevue, Washington.

Fra det nye papir:

Vi har opdaget et tredje molekylært mineral, der er stabilt under de samme forhold, der findes på overfladen af ​​Titan, en Saturn-måne. Dette molekylære mineral består af acetylen og butan, to organiske molekyler, der produceres i Titans atmosfære og falder ned på overfladen. Vi kalder disse 'molekylære mineraler', fordi de opfører sig ligesom mineraler gør her på Jorden, men i stedet for at være sammensat af ting som carbonater eller silikater, består de af organiske molekyler. De to tidligere molekylære mineraler, vi opdagede, var sammensat af benzen og ethan og acetylen og ammoniak. Denne seneste er sandsynligvis meget mere rigelig på Titans overflade, da både acetylen og butan menes at være meget almindelige der. Især tror vi, at 'badekarringene' omkring Titans søer måske består af dette materiale, fordi både acetylen og butan opløses godt i flydende methan og ethan sammenlignet med andre molekyler.

Kunstnerens koncept om en kulbrinte-sø på Titan set fra jorden. Billede via Steven Hobbs (Brisbane, Queensland, Australien / NASA).

De spændende resultater kommer fra laboratorieundersøgelser, hvor Titan-lignende forhold blev genskabt. Forskerne fandt forbindelser og mineraler, der ikke findes på Jorden, og en co-krystal var lavet af fast acetylen og butan, som findes på Jorden, men kun som gasser. Titan er imidlertid så kold, at acetylen og butan fryser fast stof og kombineres til dannelse af krystaller.

Så hvordan skabte forskerne titanlignende forhold i et laboratorium på Jorden? Titan er ekstremt kold, omkring -290 grader Fahrenheit (-179 grader celsius), så de brugte en specialbygget kryostat, et apparat, der holder tingene kolde. Titans atmosfære er for det meste nitrogen, ligesom Jordens, så næste fyldte de kryostaten med flydende nitrogen. Men de havde brug for, at nitrogenet skulle være en gas, som på Titan, så de varmet kammeret lidt. Methan og ethan blev derefter tilsat, som også er meget almindelige på Titan. De er begge i flydende form på månen, i regnen, floder, søer og søer. Resultatet var en kulbrinte-rig "suppe."

Kort over Titan s hav og søer på den nordlige halvkugle. Billede via JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.

Overfladen af ​​Titan som set af Huygens lander i 2005. Huygens fandt fugtigt sand, da det landede i nærheden af ​​et fordampet flodbund. Væsken var metan / ethan, men rocks viste sig at være sammensat af fast vandis. Billede via ESA / NASA / University of Arizona / EarthSky.

Benzenkrystaller var de første, der blev set i denne suppe. Benzen findes i benzin på Jorden og er et snefnugeformet molekyle lavet af en hexagonal ring af carbonatomer. Men noget andet overraskende skete under de simulerede Titan-betingelser: benzenmolekylerne arrangerede sig på en sådan måde, at de tillod ethanmolekyler inde i dem, hvilket skabte en co-crystal. Forskerne opdagede senere også en acetylen- og butan-krystal, som menes at sandsynligvis være mere almindelig på Titan.

Det er co-krystaller af acetylen og butan, der sandsynligvis skaber badekarringe - fordampede mineraler - omkring kanterne på søerne og havene. Mineralerne ville falde ud på overfladen, da de flydende kulbrinter begyndte at fordampe. Nogle søer blev set på Titan af Cassini-rumfartøjet, da de var fyldt med væske, og på andre tidspunkter, hvor de delvist var fordampet. Denne fordampningsproces ligner, hvordan salte kan danne skorpe rundt om kanterne af søer og søer på Jorden.

Det mistænkes for, at badekarringe på Titan findes på grundlag af bevis fra Cassini, men er ikke blevet bekræftet endnu, som bemærket af Morgan Cable ved Jet Propulsion Laboratory:

Vi ved endnu ikke, om vi har disse badekarringe ... Det er svært at se gennem Titans uklare atmosfære.

En sur salt sø syd for Beacon, West Australia. Saltindkapslingerne omkring dens kanter menes at svare til badekarringene rundt om kanterne på søer og søer på Titan. Billede via Suzanne M. Rea / ResearchGate.

Titans floder, søer og søer, for det meste nær den nordlige pol, giver denne måne et uhyggeligt jordlignende udseende. Der er også metanregn og massive sandklitter nær ækvator, ligesom i ørkener på Jorden, men sammensat af carbonhydridpartikler. Den tykke, uklare atmosfære skjuver jorden set fra oven, men Cassini var i stand til at bruge radar til at se overfladefunktioner. Huygens-sonden, som er en del af Cassini-missionen, sendte også de første fotos nogensinde tilbage fra Titans overflade i 2005 og viser en fordampet flodbund med ”klipper” sammensat af fast vandis. Under alt dette er synet et hav under jorden uden for synet. Titan ligner måske meget på Jorden på mange måder, men med hensyn til sammensætning er det en tydeligt fremmed verden.

Desværre sluttede Cassinis mission i slutningen af ​​2017, så yderligere observationer af badekarringerne bliver nødt til at vente, indtil en fremtidig mission vender tilbage til Titan. Prober, der kunne flyde eller svømme i en af ​​søerne eller søerne, er blevet foreslået, men er stadig bare på tegnebordene lige nu. NASAs nye Dragonfly-mission, der netop blev officielt annonceret i sidste uge, vil imidlertid sende en drone-lignende rotorcraft til at flyve gennem Titans himmel, hvilket gør adskillige landinger på forskellige steder af interesse. Dragonfly er planlagt at blive lanceret i 2026 og lande i 2034. Spændende!

Nederste linje: Ved at simulere Titans forhold i et laboratorium på Jorden har forskere fundet, at usædvanlige former for organiske krystaller kan skabe badekarringe rundt om kanterne af månens søer og have.

Kilde: Acetylen-butan-krystallen: et potentielt overflod af molekylært mineral på Titan

Via AGU 100