Phát hiện phân tử kì lạ trên Mặt trăng của Sao Thổ

Đó là một phân tử gốc carbon cực kỳ hiếm có khả năng phản ứng mạnh. Nó chỉ có thể tồn tại trên Trái đất trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Trên thực tế, cyclopropenylidene (C₃H₂) hiếm đến mức chưa từng được phát hiện trước đây trong bầu khí quyển, trong Hệ Mặt trời hay ở những nơi khác.

Nơi duy nhất khác mà nó có thể duy trì ổn định là khoảng trống lạnh lẽo của không gian giữa các vì sao. Nhưng nó có thể là một khối xây dựng cho các phân tử hữu cơ phức tạp hơn mà một ngày nào đó có thể dẫn đến sự sống.

“Chúng tôi nghĩ về Titan như một phòng thí nghiệm ngoài đời thực. Chúng tôi sẽ tìm kiếm các phân tử lớn hơn C₃H₂, nhưng chúng tôi cần biết điều gì đang xảy ra trong khí quyển để hiểu các phản ứng hóa học dẫn đến các phân tử hữu cơ phức tạp hình thành và mưa xuống bề mặt”, nhà sinh vật học vũ trụ Melissa Trainer của Trung tâm Không gian Goddard NASA cho biết.

Cyclopropenylidene ngay cả các nhà nghiên cứu NASA cũng mô tả là một "phân tử nhỏ rất kỳ lạ” bởi không có xu hướng tồn tại lâu trong điều kiện khí quyển, nó phản ứng rất nhanh và dễ dàng với các phân tử khác, tạo thành các hợp chất khác. Một khi nó làm như vậy, nó không còn là cyclopropenylidene nữa.

Trong không gian giữa các vì sao, bất kỳ khí hoặc bụi nào thường rất lạnh và khuếch tán, nghĩa là các hợp chất không tương tác nhiều và xyclopropenylidene có thể lơ lửng.

Titan rất khác với không gian giữa các vì sao. Nó có các hồ hydrocacbon, đám mây hydrocacbon và bầu khí quyển chủ yếu là nitơ, với một chút khí mêtan. Bầu khí quyển dày gấp 4 lần bầu khí quyển của Trái đất. Dưới bề mặt, các nhà khoa học cho rằng có một đại dương nước mặn khổng lồ.

Năm 2016, một nhóm nghiên cứu do nhà khoa học hành tinh Conor Nixon thuộc Trung tâm Không gian Goddard của NASA dẫn đầu đã sử dụng kính thiên văn lớn nhất thế giới ở Chile để thăm dò bầu khí quyển của Mặt trăng, tìm kiếm các phân tử hữu cơ.

Đó là trong bầu khí quyển nơi họ phát hiện ra một dấu hiệu hóa học không xác định. Bằng cách so sánh nó với một cơ sở dữ liệu về cấu hình hóa học, nhóm nghiên cứu đã xác định được phân tử này là xyclopropenylidene. Có khả năng là độ mỏng của bầu khí quyển ở độ cao đó góp phần vào sự tồn tại của phân tử, nhưng tại sao nó lại xuất hiện trên Titan mà không phải thế giới khác là một bí ẩn.

“Khi tôi nhận ra rằng mình đang nghiên cứu về cyclopropenylidene, suy nghĩ đầu tiên thực sự bất ngờ. Titan là duy nhất trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Nó đã được chứng minh chứa một một kho tàng các phân tử mới”, Nixon cho biết.

Phân tử càng nhỏ thì càng có nhiều tiềm năng, các phản ứng liên quan đến các phân tử nhỏ hơn với ít liên kết hơn dự kiến ​​sẽ xảy ra nhanh hơn các phản ứng liên quan đến các phân tử lớn hơn, phức tạp hơn. Điều đó có nghĩa là các phản ứng liên quan đến các phân tử nhỏ hơn, hoàn toàn thông qua các con số, được cho là sẽ dẫn đến nhiều loại kết quả đa dạng hơn.

Trước đây, benzene (C₆H₆) được cho là phân tử vòng hydrocarbon nhỏ nhất được tìm thấy trong bất kỳ khí quyển nào (bao gồm cả Titan). Nhưng Cyclopropenylidene đã đánh bại nó.

Titan đã là một tổ hợp hoạt động hóa học hữu cơ. Nitơ và mêtan vỡ ra dưới ánh sáng Mặt trời, gây ra một loạt các phản ứng hóa học. Liệu những phản ứng đó có thể dẫn đến sự sống hay không là một câu hỏi mà các nhà khoa học đang tìm cách trả lời.

“Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu xem Titan có thể sinh sống được hay không. Vì vậy, chúng tôi muốn biết những hợp chất nào từ khí quyển đi lên bề mặt, sau đó, liệu vật chất đó có thể xuyên qua lớp vỏ băng đến đại dương bên dưới hay không, bởi vì chúng tôi nghĩ rằng đại dương là nơi có điều kiện sinh sống”, nhà địa chất Rosaly Lopes thuộc Phòng thí nghiệm Lực đẩy Phản lực của NASA cho biết.

Việc tìm ra những hợp chất nào có trong khí quyển là một bước rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu đó. Cyclopropenylidene có thể nhỏ và kỳ lạ, nhưng phân tử cực kỳ hiếm này có thể là một phần quan trọng của câu đố hóa học đối với Titan.