در دنیای شیمی، برخی ترکیبات مانند آب و نفت بهطور طبیعی از هم گریزاناند و تمایلی به آمیختن ندارند. این اصل تا همین اواخر یکی از پایههای پذیرفتهشده علم شیمی بود. اما پژوهشی تازه نشان داده است که این قاعده در شرایط خاص، بهویژه در دماهای بسیار پایین، میتواند دستخوش تغییر شود. این یافته نهتنها درک ما از رفتار مواد در تیتان، قمر بزرگ زحل را دگرگون میکند، بلکه ممکن است سرنخهایی از وضعیت زمین در دوران پیش از پیدایش حیات به دست دهد.
در قلب این کشف، توانایی ترکیبشدن مولکولهای قطبی و غیرقطبی در دماهای منفی شدید قرار دارد. مولکولهای قطبی دارای توزیع نامتقارن بار الکتریکی هستند، بهطوریکه یک سوی آنها مثبت و سوی دیگر منفی است. در مقابل، مولکولهای غیرقطبی بار الکتریکی یکنواختی دارند و معمولاً با مواد قطبی واکنشپذیری کمی نشان میدهند. اما در سرمای شدید تیتان، این الگو بهطرز شگفتانگیزی تغییر میکند.
این تحقیق با تمرکز بر شرایط خاص تیتان انجام شده است؛ جایی که جو آن مملو از متان و اتان است و بلورهای سیانید هیدروژن، مادهای قطبی، در آن شکل میگیرند. این بلورها همراه با بارش هیدروکربنها به سطح قمر میرسند و دریاچهها و رودخانههایی غیرآبی را شکل میدهند. پرسش اصلی این بود که آیا این بلورها در چنین محیطی میتوانند با متان و اتان ترکیب شوند؟
بر اساس گزارش IFLScience، پاسخ مثبت است. در دمای پایین و شرایط خاص تیتان، سیانید هیدروژن با متان و اتان وارد تعامل میشود؛ رفتاری که با اصول رایج شیمی در تضاد است. البته این به معنای بیاعتبار شدن قوانین شیمی نیست، بلکه نشاندهنده انعطافپذیری آنها در محیطهای غیرمعمول است.
مارتین رام، پژوهشگر ارشد از دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد، در اینباره گفته است: «این نمونهای جذاب از آن است که چگونه قوانین علمی میتوانند در شرایط خاص دچار تغییر شوند. شیمی همیشه پر از شگفتی است.»
تیتان از دیرباز یکی از اهداف اصلی دانشمندان برای بررسی امکان وجود حیات در خارج از زمین بوده است. شباهتهایی که این قمر با زمین اولیه دارد—از جمله وجود ترکیبات آلی، رودخانهها، دریاچهها و بارانهایی از جنس هیدروکربن آن را به آزمایشگاهی طبیعی برای مطالعه شیمی پیشزیستی تبدیل کرده است. از آنجا که رفتار مواد در تیتان ممکن است با پیشبینیهای ما تفاوت داشته باشد، شناخت دقیق آن میتواند درک ما از مراحل اولیه شکلگیری حیات را عمیقتر کند.
رام همچنین اشاره کرده است که این تعامل غیرمنتظره بین مواد میتواند در تفسیر ساختارهای زمینشناسی تیتان مانند دریاها، تپههای شنی و دریاچهها نقش مهمی ایفا کند. افزون بر آن، سیانید هیدروژن ممکن است در شکلگیری مولکولهای پایهای حیات مانند آمینو اسیدها و بازهای نوکلئوتیدی نقش داشته باشد، مولکولهایی که برای ساخت پروتئینها و رمزگذاری ژنتیکی ضروریاند. بنابراین، این پژوهش دریچهای تازه به سوی درک شیمی در محیطهای سرد و بیگانه گشوده است.
در همین راستا، ناسا قصد دارد در دهه ۲۰۳۰ فضاپیمای دراگونفلای را به تیتان بفرستد. مأموریت این کاوشگر بررسی ترکیبات آلی و فرآیندهای شیمیایی سطح و جو تیتان است تا بتوان شرایط مشابه زمین اولیه را بازسازی کرد و امکان وجود حیات یا پیشنیازهای آن را بررسی نمود. این مأموریت همچنین به شناخت بهتر چرخه متان و ویژگیهای زمینشناسی این قمر یاری خواهد رساند.
