Tytan – jeziora parafin i morza bez wód…

Tytan jest największym księżycem Saturna. To prawdziwe chemiczne bogactwo, gdyż obfituje w najróżniejsze substancje. Spośród rozlicznych satelitów Układu Słonecznego wyróżnia się bardzo gęstą atmosferą. Jest ona nieprzejrzysta i szczelnie przesłania powierzchnię obiektu. Ma lekko pomarańczową barwę, składa się głównie z azotu – tak jak u atmosfery ziemskiej, ale azot występuje u Tytana w dużo wyższym stężeniu, bo aż 98,4%. Aż 1,4% przypada na gazowy metan- najprostszy węglowodór, który uchodzi za związek organiczny (tak na prawdę granica między związkami organicznymi, a nieorganicznymi nie jest precyzyjna; jest jedynie umowna.

Metan to po prostu jeden ze związków węgla). Niezwykle palny gaz, ale atmosfera Tytana jest bezpieczna od ewentualnej eksplozji, gdyż nie zawiera tlenu i zapłon nie mógłby dojść do skutku. Na Ziemi ma zastosowanie m.in. jako paliwo. Pozostałe 0,2% atmosfery Tytana stanowi wodór i inne składniki obecne w nieznacznych stężeniach. Ciekawe jest, że w miarę schodzenia w głąb gazowych obłoków, na wysokości paru kilometrów od powierzchni satelity, stężenie CH4 wzrasta do niemal 5%. Ciśnienie atmosferyczne na powierzchni jest blisko 50% wyższe od tego na Ziemi.

W obfitej atmosferze Tytana formują się chmury, z których następnie na powierzchnię spadają metanowe deszcze. Zjawisko zbliżone do tego, które dobrze znamy z Ziemi, tylko zamiast wody obserwujemy CH4. Ciekły metan, jak i pewne ilości etanu oraz propanu formują na powierzchni Tytana zbiorniki cieczy: jeziora oraz morza. Wszystkie wymienione substancje (nie tylko one występują) to węglowodory. Mają podobne właściwości do metanu i należą do tzw. szeregu homologicznego alkanów („rodzina” węglowodorów, w których stosunek molowy węgla do wodoru opisany jest algorytmem: CxH(2x+2) ). Tak więc: metan to CH4, etan C2H6, propan C3H8 itd. W temperaturze pokojowej wszystkie wymienione związki są gazami. Na księżycu Saturna, gdzie temperatury są bardzo niskie (ok. -180 st. C) pozostają cieczami. Węglowodorowe jeziora i morza są dość płytkie (kilka metrów) ale w niektórych miejscach mogą dochodzić do kilkudziesięciu metrów głębokości. Na Tytanie, prócz węglowodorów obecny jest również lód wodny. Zaobserwowano również takie struktury „geologiczne” jak zatoki, kanały czy wyspy. Bardzo dokładny obraz powierzchni Tytana dostarczyła sonda Cassini, a dokładniej spuszczony przez nią próbnik Huygens (było to w roku 2005).

Niedawno (2020r.) odkryto przedziwną cząsteczkę, która jest obecna w atmosferze Tytana. Pod względem chemicznym fascynująca. Pod nazwą „cyklopropenyliden” kryje się węglowodór: nie dość, że o wyjątkowo krótkim łańcuchu złożonym z trzech atomów węgla, z dwoma wiązaniami podwójnymi, to jeszcze cykliczny (nadłam patyk w dwóch miejscach, tak aby powstały trzy człony i złóż z tego „pierścień”… ) Najkorzystniej jest, jeżeli pierścień jest sześcioczłonowy (znajduje to potwierdzenie w przyrodzie: sześciokątne płatki śniegu albo plastry miodu). Energetycznie korzystny jest też układ pięciokątny. Ale pierścienie cztero- a już tym bardziej trójczłonowe są narażone na wysokie naprężenia kątowe wiązań chemicznych węgiel-węgiel, a co za tym idzie: mało trwałe. W temperaturze pokojowej nietrwałe i skłonne do spontanicznej dekompozycji.

Tytan to ogromny księżyc, drugi co do wielkości satelita w Układzie Słonecznym (tuż po Ganimedesie). Jest nawet większy od najmniejszej z planet, Merkurego. Ale za to mniej od niego masywny, gdyż znaczny odsetek objętości tego ciała stanowi atmosfera (która, jak wiadomo, jest mniej gęsta od ciała stałego).