Các nhà khoa học đã cố gắng tìm ra cái gì tạo ra cái gọi là bồn tắm Nhẫn nhẫn quanh hồ và biển trên Titan mặt trăng lớn Saturn. Bây giờ họ có thể có một câu trả lời: các tinh thể hữu cơ bất thường không tìm thấy trên Trái đất.
Quang cảnh hồng ngoại của biển và hồ ở bán cầu bắc Titan Titan, được chụp bởi Cassini vào năm 2014. Ánh sáng mặt trời có thể được nhìn thấy lấp lánh ở phần phía nam của biển lớn nhất Titan Titan, Kraken Mare. Các nhà khoa học bây giờ nghĩ rằng bồn tắm của người Hồi giáo vòng quanh mép biển và hồ được cấu tạo từ các tinh thể hữu cơ. Hình ảnh thông qua NASA / JPL-Caltech / Đại học Arizona / Đại học Idaho / AGU 100.
Sao Thổ Titan mặt trăng Titan là cơ quan duy nhất khác trong hệ mặt trời ngoài Trái đất được biết là có chất lỏng trên bề mặt. Những cơn mưa, sông, hồ và biển này trông rất giống với những cơn mưa trên Trái đất, nhưng bao gồm metan lỏng và ethane (hydrocarbon) thay vì nước. Giờ đây, các nhà khoa học đã tìm ra một cách khác mà họ có thể khác với các đối tác trên trái đất của họ: bờ biển của hồ và biển có thể được nạm bằng những chiếc nhẫn bồn tắm bồn tắm có tên là tinh thể hữu cơ không tìm thấy trên Trái đất.
Nghiên cứu mới đã được công bố trong một bài báo mới và được trình bày vào ngày 24 tháng 6 tại Hội nghị Khoa học Sinh học 2019 (AbSciCon 2019) ở Bellevue, Washington.
Từ bài báo mới:
Chúng tôi đã phát hiện ra một khoáng chất phân tử thứ ba ổn định trong cùng điều kiện hiện diện trên bề mặt Titan, một mặt trăng của Sao Thổ. Khoáng chất phân tử này được tạo thành từ axetylen và butan, hai phân tử hữu cơ được tạo ra trong bầu khí quyển Titan và rơi xuống bề mặt. Chúng tôi gọi đó là những khoáng chất phân tử, vì chúng hoạt động giống như các khoáng chất ở đây trên Trái đất, nhưng thay vì được tạo thành từ những thứ như cacbonat hoặc silicat, chúng được tạo thành từ các phân tử hữu cơ. Hai khoáng chất phân tử trước đây mà chúng tôi phát hiện được tạo thành từ benzen và etan và axetylen và amoniac. Cái gần đây nhất này có lẽ phong phú hơn nhiều trên bề mặt Titan, vì cả acetylene và butane được cho là rất phổ biến ở đó. Cụ thể, chúng tôi nghĩ rằng ‘bồn tắm vòng quanh hồ Titan, có thể được tạo thành từ vật liệu này, bởi vì acetylene và butan đều hòa tan tốt trong metan và ethane lỏng so với các phân tử khác.
Nghệ sĩ khái niệm về một hồ hydrocarbon trên Titan khi nhìn từ mặt đất. Hình ảnh qua Steven Hobbs (Brisbane, Queensland, Australia / NASA).
Các kết quả hấp dẫn đến từ các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nơi các điều kiện giống như Titan được tái tạo. Các nhà khoa học tìm thấy các hợp chất và khoáng chất không tồn tại trên Trái đất và một tinh thể đồng được tạo thành từ axetylen và butan rắn, tồn tại trên Trái đất, nhưng chỉ là các chất khí. Titan rất lạnh, tuy nhiên, acetylene và butane sẽ đóng băng rắn và kết hợp để tạo thành tinh thể.
Vậy làm thế nào mà các nhà khoa học tạo ra các điều kiện giống như Titan trong phòng thí nghiệm trên Trái đất? Titan cực kỳ lạnh, khoảng -290 độ F (-179 độ C), vì vậy họ đã sử dụng một máy làm lạnh được chế tạo tùy chỉnh, một thiết bị giữ cho mọi thứ lạnh. Bầu khí quyển Titan Titan chủ yếu là nitơ, giống như Trái đất, vì vậy tiếp theo họ đã lấp đầy chất làm lạnh bằng nitơ lỏng. Nhưng họ cần nitơ là một loại khí, giống như trên Titan, vì vậy họ làm ấm buồng một chút. Khí metan và etan sau đó đã được thêm vào, cũng rất phổ biến trên Titan. Cả hai đều ở dạng lỏng trên mặt trăng, trong mưa, sông, hồ và biển. Kết quả là một món súp giàu hydrocarbon.
Bản đồ các biển và hồ Titan Titan ở bán cầu bắc. Hình ảnh thông qua JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.
Bề mặt Titan được nhìn thấy bởi tàu đổ bộ Huygens năm 2005. Huygens tìm thấy cát ẩm khi nó hạ cánh gần một lòng sông bốc hơi. Chất lỏng là metan / etan, nhưng đá Đá hóa ra được cấu tạo từ nước đá rắn. Hình ảnh thông qua ESA / NASA / Đại học Arizona / EarthSky.
Các tinh thể benzen là người đầu tiên được nhìn thấy hình thành trong món súp này. Benzen được tìm thấy trong xăng trên Trái đất và là một phân tử hình bông tuyết được tạo thành từ một vòng lục giác của các nguyên tử carbon. Nhưng một điều đáng ngạc nhiên khác đã xảy ra trong điều kiện Titan mô phỏng: các phân tử benzen tự sắp xếp lại theo cách chúng cho phép các phân tử ethane bên trong chúng, tạo ra một tinh thể đồng. Các nhà nghiên cứu sau đó cũng phát hiện ra một tinh thể đồng axetylen và butan, được cho là có thể phổ biến hơn trên Titan.
Đó là các tinh thể đồng axetylen và butan có khả năng tạo ra các vòng bồn tắm - khoáng chất bốc hơi - xung quanh các cạnh của hồ và biển. Các khoáng chất sẽ bị rơi ra trên bề mặt khi các hydrocacbon lỏng bắt đầu bay hơi. Một số hồ được nhìn thấy trên Titan bởi tàu vũ trụ Cassini khi chúng chứa đầy chất lỏng, và vào thời điểm khác khi chúng đã bốc hơi một phần. Quá trình bay hơi này tương tự như cách muối có thể hình thành lớp vỏ quanh rìa hồ và biển trên Trái đất.
Các vòng bồn tắm trên Titan bị nghi ngờ tồn tại dựa trên bằng chứng từ Cassini, nhưng thiên đường đã được xác nhận đầy đủ, theo ghi nhận của Morgan Cable tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực:
Chúng tôi không biết nếu chúng tôi có những chiếc nhẫn bồn tắm này thì khó có thể nhìn xuyên qua bầu không khí mờ ám của Titan.
Một hồ muối có tính axit ở phía nam Beacon, Tây Úc. Các nạm muối xung quanh các cạnh của nó được cho là tương tự như các vòng bồn tắm xung quanh các cạnh của hồ và biển trên Titan. Hình ảnh qua Suzanne M. Rea / ResearchGate.
Các sông, hồ và biển Titan Titan, hầu hết ở gần cực bắc, mang lại cho mặt trăng này một diện mạo giống như Trái đất. Ngoài ra còn có mưa metan và cồn cát khổng lồ gần xích đạo, giống như trong các sa mạc trên Trái đất, nhưng bao gồm các hạt hydrocarbon. Bầu không khí dày đặc, mù mờ che khuất mặt đất từ trên cao, nhưng Cassini có thể sử dụng radar để xem các đặc điểm bề mặt. Tàu thăm dò Huygens, một phần của nhiệm vụ Cassini, cũng đã gửi lại những bức ảnh đầu tiên từ bề mặt Titan, vào năm 2005, cho thấy một lòng sông bị bốc hơi với những tảng đá đá vôi có cấu tạo từ nước đá rắn. Bên dưới tất cả, ngoài tầm nhìn, là một đại dương nước ngầm. Titan có thể nhìn rất giống Trái đất theo nhiều cách, nhưng về mặt cấu tạo, nó là một thế giới xa lạ rõ rệt.
Thật không may, nhiệm vụ Cassini, đã kết thúc vào cuối năm 2017, vì vậy những quan sát sâu hơn về các vòng bồn tắm sẽ phải đợi cho đến khi một nhiệm vụ trong tương lai trở lại Titan. Các cuộc thăm dò có thể nổi hoặc bơi ở một trong những hồ hoặc biển đã được đề xuất, nhưng vẫn chỉ là trên bảng vẽ ngay bây giờ. Tuy nhiên, nhiệm vụ Dragonfly mới của NASA, vừa được công bố chính thức vào tuần trước, sẽ là một tàu cánh quạt giống như máy bay không người lái để bay qua bầu trời Titan, tạo ra nhiều cuộc đổ bộ tại các địa điểm khác nhau. Dragonfly dự kiến ra mắt vào năm 2026 và hạ cánh vào năm 2034. Thật thú vị!
Điểm mấu chốt: Bằng cách mô phỏng các điều kiện Titan Titan trong phòng thí nghiệm trên Trái đất, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các dạng tinh thể hữu cơ khác thường có thể tạo ra các vòng bồn tắm xung quanh các cạnh của hồ và biển mặt trăng.