В лаборатории, имитирующей условия далёкого мира, получены кристаллы, не существующие на Земле

Северное полушарие Титана, снятое в ближнем инфракрасном диапазоне. Оранжевые области вокруг морей и озёр показывают места отложений кристаллов бутана и ацетилена (те самые кольца).

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Структура обычного кристалла бензола (слева) и полученный в лаборатории сокристалл бензола с молекулой этана внутри (справа).

Иллюстрация Helen E. Maynard-Casely et al., arXiv:1508.00320.

Крупнейший спутник Сатурна Титан по праву считается одним из самых интересных объектов Солнечной системы.

Так, на сегодняшний день он является единственным миром (наряду с нашей планетой), имеющим на поверхности океаны и озёра. Но наполнены они не привычной нам водой, а жидкими углеводородами (метаном и этаном).

Несколько лет назад межпланетная станция Cassini–Huygens сделала снимки Титана, на которых видно, что озёра в районе экватора спутника окружены некой субстанцией. Тогда специалисты предположили, что эти хорошо заметные прибрежные кольца образовало испарившееся вещество озера.

Однако их точное происхождение было неизвестно, да и очень трудно представить себе физические процессы, протекающие в таких экзотических по меркам Земли условиях.

Пытаясь лучше понять особенности "жизни" Титана, исследователи NASA решили воссоздать его инопланетные озёра прямо в лаборатории, в условиях, максимально напоминающих атмосферу этого спутника Сатурна.

Для начала учёные построили специальный криостат – устройство для получения низких температур. Аппарат наполнили жидким азотом.

После этого камеру криостата слегка подогрели, и азот начал превращаться в газ, образуя условия, очень похожие на атмосферу Титана.

Затем в криостат добавили вещества, в изобилии присутствующие на самом крупном спутнике Сатурна: метан и этан, а также другие молекулы, содержащие углерод.

Первыми из этого углеводородного "бульона" вышли кристаллы бензола. Это вещество хорошо известно как компонент бензина. Но бензол "с Титана" удивил экспериментаторов.

Структура его кристаллов отличалась от привычной. Молекулы перегруппировывались, "впуская" внутрь молекулу этана и образуя кристаллоподобную структуру (так называемый сокристалл). В таком виде это вещество на Земле не встречается.

Структура обычного кристалла бензола (слева) и полученный в лаборатории сокристалл бензола с молекулой этана внутри (справа).

Но и это ещё не всё. Учёным также удалось получить сокристаллы из смеси ацетилена и бутана. И тот и другой можно найти на Земле в виде газов. Обычно их используют для сварки или в качестве горючего для походных кухонь.

Проведённый эксперимент показал, что на Титане, с его экстремально низкими температурами, ацетилен и бутан существуют, по-видимому, в виде твёрдых кристаллов. Учёные считают, что они даже более распространены на спутнике, чем кристаллы бензола.

Между тем именно это вещество может быть ответственно за образование тех самых колец, обнаруженных специалистами на снимках. Отложения таких минералов могут образовываться при испарении жидких углеводородов (подобно соляным коркам, возникающим по берегам солёных озёр Земли).

По мнению экспертов NASA, подтвердить эту теорию можно будет, когда космический корабль сможет непосредственно исследовать береговые линии спутника Сатурна.

"Пока мы не знаем, получили ли мы именно материал этих колец. Ведь атмосфера Титана многое скрывает от нас", – отмечает Морган Кейбл (Morgan Cable) из Лаборатории реактивного движения НАСА.

Именно она представит результаты исследования на Астробиологической научной конференции-2019 (Astrobiology Science Conference).

К слову, авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о многообещающих открытиях, сделанных на другом спутнике Сатурна, а также о необычной оболочке Титана.

Будьте в курсе последних событий в мире науки и исследований космоса, подписывайтесь на наши группы в социальных сетях: ВК, Facebook, twitter, "Одноклассники". Есть мы и в Яндекс.Дзене.

Мы будем рассказывать вам и далее о новейших открытиях, а пока предлагаем больше узнать о крупнейшем спутнике Сатурна и сюрпризах, таящихся под его поверхностью.