Os cientistas recriaram as condições químicas únicas que existem em Titã, a maior lua de Saturno, em minúsculos cilindros de vidro aqui na Terra, e o experimento revelou características anteriormente desconhecidas da composição mineral da lua.
Titã é o segundo maior satélite do sistema solar depois de Ganimedes, que pertence a Júpiter, possui uma atmosfera densa composta principalmente de nitrogênio com mistura de metano. Essa névoa amarelada mantém uma temperatura de cerca de -180°C. Abaixo da atmosfera há lagos, mares e rios de metano e etano líquidos que cobrem a crosta gelada de Titã, especialmente perto dos pólos. Como a água líquida na Terra, esses gases naturais participam de um ciclo no qual evaporam, formam nuvens e depois chovem na superfície da Lua.
A atmosfera densa de Titã, a superfície líquida e os ciclos climáticos sazonais tornam essa lua fria um pouco como a Terra e, como nosso planeta, possui moléculas orgânicas contendo carbono, hidrogênio e oxigênio. Por causa dessa química orgânica que ocorre em Titã, os cientistas acreditam que a lua poderia servir como um enorme laboratório para estudar as reações químicas que ocorreram na Terra antes que a vida aparecesse no planeta.
Mas apenas uma espaçonave, a Cassini, observou Saturno e suas luas em detalhes, dificultando a realização de estudos terrestres da estranha composição química descoberta em Titã. Portanto, um grupo de cientistas decidiu recentemente modelar Titan em um tubo de ensaio.
Primeiro, o grupo colocou água líquida em pequenos cilindros de vidro e baixou a temperatura para condições semelhantes às do Titanic. A água congelou, imitando a crosta gelada de Titã. A equipe então adicionou etano ao tubo, que se tornou líquido como os lagos na superfície de Titã. Finalmente, eles adicionaram nitrogênio para criar a atmosfera de Titã e, em seguida, alteraram ligeiramente a temperatura no tubo para simular as flutuações de temperatura na superfície de Titã e nas diferentes camadas de sua atmosfera.
Em seu último estudo, apresentado em 26 de agosto na reunião de outono da American Chemical Society, a equipe adicionou dois compostos, acetonitrila (ACN) e propionitrila (PCN). Dados da missão Cassini indicam que esses compostos são abundantes em Titã. A maioria dos estudos anteriores estudou os dois compostos separadamente, em sua forma pura, mas a equipe queria ver o que aconteceria se os compostos fossem misturados, como pode ser o caso de Titan. Ao contrário de trabalhar com cada composto separadamente, se você misturá-los, poderá obter um resultado completamente diferente na estrutura, ou seja, como as moléculas serão organizadas e como as moléculas se cristalizarão ou se transformarão em uma forma sólida.
A equipe descobriu que sob condições semelhantes ao titânio, ACN e PCN se comportam de maneira bastante diferente de qualquer composto sozinho. Ou seja, as temperaturas nas quais os compostos derretem ou cristalizam mudam drasticamente, na ordem de centenas de graus Celsius.
Esses pontos de fusão e cristalização seriam relevantes na nebulosa atmosfera amarela de Titã. Diferentes camadas da atmosfera variam em temperatura dependendo da altitude acima da superfície da lua, então para entender como os produtos químicos na neblina se comportam, o novo estudo sugere que essas flutuações de temperatura precisam ser levadas em consideração.
Além disso, os cientistas descobriram que quando ACN e PCN cristalizam, eles adotam diferentes estruturas cristalinas dependendo de estarem sozinhos ou na presença de outro composto. Os cristais são formados quando moléculas individuais de um composto são combinadas em uma estrutura altamente organizada. Embora os blocos de construção dessa estrutura - as moléculas - permaneçam os mesmos, dependendo de fatores como a temperatura, eles podem se unir em configurações ligeiramente diferentes.
Essas variações na estrutura cristalina são conhecidas como polimorfos, e quando ACN e PCN existem por si só, eles adotam um polimorfo em altas temperaturas e outro em baixas temperaturas. Mas os cientistas notaram que, se houver uma mistura, a estabilidade de alta e baixa temperatura pode ser, de certa forma, alterada. Esses detalhes de quando e como os compostos atingem uma estrutura estabilizada podem realmente mudar a compreensão de quais minerais podem ser encontrados em Titã.
A missão Dragonfly da NASA, programada para ser lançada em 2026 e chegar a Saturno em 2034, pode fornecer mais informações sobre a composição mineral de Titã in situ.
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