Wetenschappers hebben onlangs ontdekt dat in de extreem koude omgeving van Saturnus' grootste maan, Titan, materialen die oorspronkelijk niet mengbaar waren, daadwerkelijk met elkaar kunnen worden gecombineerd. Deze doorbraak biedt nieuwe aanwijzingen voor het begrijpen van het vormingsproces van de basismoleculen van het leven.

Titan heeft lange tijd wetenschappelijke aandacht getrokken vanwege zijn complexe chemische reacties en ijzige omgeving. Titan heeft meren, oceanen, zandduinen en een dichte atmosfeer die bestaat uit stikstof, methaan en complexe koolstofverbindingen. Vanwege de vele overeenkomsten met de vroege omgeving van de aarde, wordt Titan beschouwd als een van de belangrijke doelen voor het onderzoeken van de oorsprong van het leven.

Uit onderzoek van Martin Rahm, universitair hoofddocent aan de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie van de Chalmers University of Technology, en zijn team blijkt dat methaan, ethaan en waterstofcyanide, die overvloedig aanwezig zijn op het oppervlak en de atmosfeer van Titan, kunnen interageren bij extreem lage temperaturen. Het meest verrassende is dat het polaire molecuul waterstofcyanide vaste kristallen kan vormen met niet-polaire moleculen zoals methaan of ethaan. De conventionele scheikundige theorie stelt dat deze stoffen vergelijkbaar zijn met olie en water en niet kunnen worden gemengd, maar onverwachte combinaties kwamen voor in de extreme omgeving van Titan.

Professor Rahm merkte op: "Deze ontdekking helpt ons grootschalige verschijnselen op gigantische satellieten te begrijpen die totaal verschillend zijn van de aarde, en maakt ook de weg vrij voor toekomstig maanonderzoek." Hij voegde er ook aan toe: "Waterstofcyanide kan deelnemen aan de synthese van fundamentele bouwstenen van het leven, zoals aminozuren en nucleosidebasen onder niet-levende omstandigheden. Daarom helpt deze studie de chemische processen bloot te leggen vóór het ontstaan ​​van leven en verdiept het ons begrip van moleculair gedrag in extreme omgevingen."

Het onderzoek werd uitgevoerd door Chalmers University in samenwerking met het Jet Propulsion Laboratory van NASA. Het NASA-team mengde waterstofcyanide met methaan of ethaan bij ongeveer 90 Kelvin (ongeveer -180°C) en ontdekte via laserspectroscopische analyse dat, hoewel het hoofdframe van het molecuul niet veranderde, er een nieuwe synergie ontstond op atomair niveau. Het team van Rahm gebruikte vervolgens computersimulaties om duizenden moleculaire rangschikkingsschema's in vaste toestand te testen, wat bevestigde dat hydride kon worden ingebed in de waterstofcyanide-kristalstructuur en een stabiel nieuw co-kristal kon vormen. De simulatieresultaten komen in hoge mate overeen met experimentele spectrale waarnemingen van NASA, waardoor deze bevinding wordt gevalideerd.

Professor Rahm benadrukte dat, hoewel dit resultaat de basisregel van de scheikunde in twijfel trekt dat "polaire en niet-polaire stoffen niet kunnen worden gemengd", het geen herziening van leerboeken vereist. "Het bewijst alleen maar dat de grenzen van de chemie kunnen worden verlegd en laat zien dat universele regels niet in alle extreme gevallen gelden."

NASA is van plan de Dragonfly-sonde in 2028 te lanceren en zal naar verwachting in 2034 bij Titan aankomen om meer diepgaande chemie en baanbrekend onderzoek uit te voeren naar het leven op het oppervlak. Het team van Rahm zal ook blijven samenwerken met NASA om het chemische proces van waterstofcyanide in de omgeving van Titan verder te onderzoeken.

Titan heeft niet alleen het tweede vloeibare merensysteem buiten de aarde, maar heeft ook een dikke atmosfeer en seizoenscycli die vergelijkbaar zijn met die van de vroege aarde. Er kan zelfs een oceaan van vloeibaar water verborgen zijn onder het oppervlakte-ijs, wat de mogelijkheid biedt voor de voortplanting van leven. De ontdekking van dit cokristal is niet alleen van toepassing op Titan, maar kan wetenschappers ook helpen de moleculaire evolutie en prebiotische chemische processen in andere koude omgevingen in het universum te begrijpen.

Samengesteld uit /ScitechDaily