13 ore fa
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AGI - Un'inaspettata scoperta sulla luna di Saturno, Titano, mette in discussione una delle regole fondamentali della chimica e apre nuove prospettive sulla nascita della vita nell'Universo. In condizioni di freddo estremo, sostanze che normalmente non si mescolano - come i composti polari e quelli non polari - possono invece combinarsi, dando origine a strutture stabili mai osservate prima.
La scoperta, pubblicata su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), arriva da una collaborazione tra la Chalmers University of Technology in Svezia e la NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in California. Lo studio mostra che metano, etano e cianuro di idrogeno - presenti in grande quantità nell'atmosfera e sulla superficie di Titano - possono formare co-cristalli stabili, contraddicendo la regola "il simile scioglie il simile" che in genere separa sostanze polari e non polari come l'acqua e l'olio.
"Questa scoperta ci costringe ad ampliare i confini della chimica", spiega Martin Rahm, professore associato di Chimica e Ingegneria Chimica alla Chalmers e coordinatore dello studio. "Abbiamo dimostrato che in ambienti estremi come quello di Titano possono formarsi legami molecolari considerati impossibili sulla Terra. Ciò cambia il modo in cui comprendiamo la chimica che precede l'origine della vita".
La ricerca e la domanda della NASA
Il risultato è frutto di un intenso lavoro congiunto. Tutto è partito da un interrogativo della NASA: che fine fa il cianuro di idrogeno prodotto nell'atmosfera di Titano? Si accumula sulla superficie o reagisce con altri composti? Per rispondere, gli scienziati del JPL hanno condotto esperimenti mescolando cianuro di idrogeno con metano ed etano a 90 kelvin (circa -180 °C). A queste temperature il cianuro forma cristalli, mentre metano ed etano restano liquidi. Le analisi spettroscopiche hanno mostrato che le molecole restavano integre ma avevano subito una misteriosa trasformazione.
Per interpretare i risultati, la NASA si è rivolta al gruppo di Rahm, esperto nella chimica del cianuro di idrogeno. "Ci siamo chiesti se le misure potessero essere spiegate da una struttura cristallina in cui metano o etano si fossero inseriti nel reticolo del cianuro di idrogeno", racconta Rahm. "Un'ipotesi ardita, perché queste sostanze normalmente non si mescolano mai". Le simulazioni al computer condotte a Chalmers hanno testato migliaia di configurazioni molecolari, fino a identificare strutture stabili in cui gli idrocarburi penetrano nel reticolo del cianuro formando nuovi co-cristalli. "Le nostre simulazioni mostrano che questi composti non solo sono stabili alle temperature di Titano, ma producono anche spettri luminosi che coincidono con le misurazioni della NASA", aggiunge Rahm.
Implicazioni per la geologia di Titano e l'esplorazione spaziale
Il risultato potrebbe aiutare a comprendere meglio la geologia e la chimica prebiotica di Titano, la più grande luna di Saturno e una delle più enigmatiche del Sistema solare. Il suo paesaggio - fatto di laghi e mari di metano, dune di sabbia e una densa atmosfera di azoto - è considerato una finestra sui processi che precedettero la comparsa della vita sulla Terra. Il cianuro di idrogeno, in particolare, è noto per il suo ruolo nella sintesi abiotica di amminoacidi e basi azotate, i mattoni delle proteine e del DNA. La scoperta apre così nuove ipotesi anche per l'esplorazione spaziale. Nel 2034, la missione Dragonfly della NASA atterrerà su Titano per studiare in situ la sua superficie e cercare tracce di chimica prebiotica. "Il nostro lavoro fornisce un quadro teorico utile per interpretare i dati che Dragonfly raccoglierà", afferma Rahm. "Se questi co-cristalli esistono davvero sulla superficie, potrebbero aver avuto un ruolo importante nella chimica che precede la vita non solo su Titano, ma anche altrove nell'Universo".
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