Titan/Titan est la plus grande lune de Saturne et un laboratoire naturel pour l’origine de la vie. Comme la Terre, Titan a une atmosphère dense et des cycles météorologiques saisonniers, mais des compositions chimiques et minérales très différentes.
Maintenant, des chercheurs sur Terre ont reconstitué les conditions sur Titan dans de petits cylindres de verre, révélant les propriétés fondamentales de deux molécules organiques considérées comme des minéraux sur Titan.
Les chercheurs ont présenté leurs découvertes lors de la réunion d’automne de l’American Chemical Society (ACS) aujourd’hui. ACS Fall 2021 est une conférence hybride qui se déroulera virtuellement et en personne du 22 au 26 août, avec un contenu à la demande disponible du 30 août au 30 septembre. La conférence présentera plus de 7 000 présentations sur un large éventail de sujets scientifiques.
Le Dr Tomče Runevski, chercheur principal du projet, a déclaré: “Les molécules organiques simples qui sont liquides sur Terre sont généralement des cristaux minéraux de glace solides sur Titan en raison de sa température extrêmement basse, aussi basse que -290 degrés Fahrenheit. Nous avons découvert que Titan peut être riches en Deux molécules – l’acétonitrile (ACN) et le propionitrile (PCN) – existent principalement sous une forme cristalline qui produit des nanosurfaces hautement polaires qui peuvent servir de modèles pour l’auto-assemblage d’autres molécules. Molécules intéressées par le sens prébiotique”.
Une grande partie de ce que nous savons maintenant de ce monde glacé doit beaucoup à la mission Cassini-Huygens de 1997-2017 sur Saturne et ses lunes. De cette mission, les scientifiques savaient que Titan était un endroit incontournable pour étudier comment la vie est née.
Comme la Terre, Titan a une atmosphère dense, mais elle est principalement composée d’azote et d’une petite quantité de méthane. C’est le seul corps céleste connu autre que la Terre pour lequel un bassin stable de liquide de surface a été trouvé. Alimentés par l’énergie solaire, le champ magnétique de Saturne et les rayons cosmiques, l’azote et le méthane réagissent sur Titan pour produire des molécules organiques de toutes tailles et complexités.
On pense que l’ACN et le PCN existent sous forme d’aérosols dans la brume jaune caractéristique de la lune, qui pleut à la surface et se dépose sous forme d’amas minéraux solides. Les propriétés de ces molécules sur Terre sont bien connues, mais leurs propriétés dans des conditions de type Titan n’ont pas été étudiées jusqu’à présent.
“Dans un environnement de laboratoire, nous avons recréé les conditions sur Titan dans de minuscules cylindres de verre”, a déclaré Runčevski. “En général, nous introduisons de l’eau, qui gèle en glace lorsque nous abaissons la température pour simuler l’atmosphère de Titan. Nous y avons ajouté de l’éthane, et il est devenu un liquide, imitant les lacs d’hydrocarbures découverts par Cassini-Huygens.”
De l’azote a été ajouté au cylindre, et ACN et PCN ont été introduits pour simuler les précipitations atmosphériques. Les chercheurs ont ensuite légèrement augmenté et abaissé la température pour simuler les fluctuations de température sur la surface lunaire.
Les cristaux formés ont été analysés à l’aide d’instruments de diffraction synchrotron et neutrons, d’expériences spectroscopiques et de mesures calorimétriques. Soutenu par des calculs et des simulations, le travail a impliqué l’équipe de Runčevski de la Southern Methodist University, ainsi que des scientifiques du Laboratoire national d’Argonne, de l’Institut national des normes et de la technologie et de l’Université de New York.
Runčevski a déclaré: “Notre étude a révélé de nombreuses structures de glace planétaires jusque-là inconnues. Par exemple, nous avons constaté qu’une forme cristalline de PCN ne se dilate pas uniformément le long de ses trois dimensions. Titan subit des fluctuations de température, et si les cristaux se dilatent thermiquement dans toutes les directions inégale, ce qui pourrait provoquer des fissures sur la surface lunaire.”
