Os cientistas recriaram as condições químicas únicas encontradas em Titã, a maior lua de Saturno, em minúsculos cilindros de vidro aqui na Terra, e o experimento revelou características até então desconhecidas da composição mineral da lua.
Titã é a segunda maior lua do sistema solar, atrás do Ganimedes de Júpiter, e possui uma atmosfera densa principalmente de nitrogênio com uma pitada de metano, de acordo com a Space.com. Esta névoa amarelada oscila em torno de 290 graus Fahrenheit negativos (180 graus Celsius negativos). Abaixo da atmosfera, lagos, mares e rios de metano líquido e etano cobrem a crosta gelada de Titã, especialmente perto dos pólos. E assim como a água líquida da Terra, esses gases naturais participam de um ciclo em que evaporam, formam nuvens e depois chovem na superfície lunar.
A atmosfera densa de Titã, o líquido superficial e os ciclos climáticos sazonais tornam a lua gelada um pouco semelhante à Terra e, como nosso planeta, a lua é conhecida por ter moléculas orgânicas que contêm carbono, hidrogênio e oxigênio, de acordo com a NASA. Por causa dessa química orgânica que ocorre em Titã, os cientistas acham que a lua poderia servir como um grande laboratório para estudar as reações químicas que ocorreram na Terra antes do surgimento da vida no planeta, o Space.com relatou anteriormente.
Mas apenas uma espaçonave, a Cassini, observou Saturno e suas luas em detalhes, tornando difícil fazer pesquisas terrestres sobre a química maluca encontrada em Titã. Recentemente, uma equipe de cientistas decidiu simular Titã em um tubo de ensaio.
A equipe primeiro colocou água líquida em pequenos cilindros de vidro e reduziu a temperatura para condições semelhantes às de Titã, disseram os pesquisadores em um comunicado. Esta água congelou para imitar a crosta gelada de Titã. A equipe então introduziu etano no tubo, que se tornou líquido como os lagos na superfície de Titã. Finalmente, eles adicionaram nitrogênio para substituir a atmosfera de Titã e então variaram a temperatura do tubo levemente, para simular as variações de temperatura na superfície de Titã e em diferentes camadas de sua atmosfera.
Em seu estudo recente, apresentado quinta-feira (26 de agosto) na reunião de outono da American Chemical Society, a equipe acrescentou dois compostos, chamados acetonitrila (ACN) e propionitrila (PCN). Dados da missão Cassini sugerem que esses compostos são abundantes em Titã, disse o pesquisador principal Tomce Runcevski, professor assistente do Departamento de Química da Southern Methodist University em Dallas.
A maioria dos estudos anteriores examinou esses dois compostos separadamente, em suas formas puras, mas a equipe de Runcevski queria ver o que ocorreria quando os compostos se misturassem e se misturassem, como aconteceria em Titã. Ao contrário de trabalhar com cada composto separadamente, “se você misturá-los … pode haver um resultado completamente diferente na estrutura, então como as moléculas se organizarão e como as moléculas se cristalizarão” ou se transformarão em uma forma sólida, Runcevski disse.
E a equipe descobriu que, quando ambos presentes em condições semelhantes às de Titã, o ACN e o PCN se comportam de maneira bastante diferente do que qualquer um dos compostos isoladamente. A saber, as temperaturas nas quais os compostos derretiam ou cristalizavam mudavam drasticamente, na ordem de dezenas de kelvins (centenas de graus Fahrenheit ou Celsius).
Esses pontos de fusão e cristalização seriam relevantes na nebulosa atmosfera amarela de Titã. As várias camadas da atmosfera diferem em temperatura dependendo de sua altitude acima da superfície da lua, então para entender como os produtos químicos se comportam durante a neblina, o novo estudo sugere que essas variações de temperatura precisam ser levadas em consideração, disse Runcevski.
Além disso, a equipe descobriu que, quando ACN e PCN cristalizam, eles adotam estruturas cristalinas diferentes, dependendo de estarem sozinhos ou na presença do outro composto. Os cristais se formam quando as moléculas individuais dentro de um composto se encaixam 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 acabar se encaixando em configurações ligeiramente diferentes, disse Runcevski.
Essas variações na estrutura cristalina são conhecidas como “polimorfos” e, quando isoladamente, ACN e PCN adotam um polimorfo em altas temperaturas e outro em baixas temperaturas. Mas “o que notamos é que, se tivermos uma mistura, a estabilidade dos [polimorfos] de alta e baixa temperatura pode ser, de certa forma, trocada”, disse Runcevski.
Esses pequenos detalhes de quando e como os compostos alcançam uma estrutura estabilizada “podem realmente mudar nossa compreensão sobre que tipo de minerais podemos encontrar em Titã”, em termos de quais polimorfos eles provavelmente adotam na lua, disse ele. Isso, por sua vez, pode determinar as reações químicas que ocorrem entre esses e outros compostos em Titã.
O novo estudo é limitado porque não leva em conta todos os produtos químicos presentes em Titã e, portanto, pode capturar apenas uma imagem simplificada do que realmente acontece na lua, disse Runcevski.
“É importante para nós como cientistas na Terra … criar esses modelos com complexidade crescente e, um dia, alcançar modelos que sejam realmente significativos e que possam realmente nos ajudar a entender melhor a superfície de Titã”, disse ele.
A missão Dragonfly da NASA, com lançamento previsto para 2026 e chegada em Saturno em 2034, pode fornecer mais informações sobre a composição mineral de Titã. No entanto, Runcevski suspeita que os cristais que sua equipe observou provavelmente se formaram ao redor dos lagos de Titã, surgindo conforme o etano líquido nos lagos evapora e deixa esses compostos na costa. Neste ponto, não está claro se a missão Dragonfly pode se concentrar neste aspecto específico do ambiente de Titã, mas “mesmo assim, [a missão] é super empolgante e aprenderemos muito mais sobre Titã”, disse ele.
Publicado em 30/08/2021 15h37
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