На Титане цианистый водород — резко полярная молекула — способен образовывать кристаллы с совершенно неполярными веществами, такими как метан и этан. Это противоречит правилу «подобное растворяется в подобном», которое утверждает, что полярные и неполярные вещества должны оставаться строго разделенными, как масло и вода.
«Открытие неожиданного взаимодействия между этими веществами может повлиять на понимание геологии Титана и его странных ландшафтов с озерами, морями и песчаными дюнами», — говорит Мартин Рам.
Работа началась с попытки ответить на вопрос: что происходит с цианистым водородом после его образования в атмосфере Титана? Группа в Лаборатории реактивного движения NASA провела эксперименты, смешивая вещества при температурах около 90 кельвинов (минус 180 градусов Цельсия). Лазерная спектроскопия показала странные результаты, для объяснения которых привлекли команду Рама.
Используя масштабные компьютерные симуляции, исследователи из Чалмерса протестировали тысячи вариантов организации молекул в твердом состоянии. Они обнаружили, что углеводороды проникают в кристаллическую решетку цианистого водорода, образуя стабильные сокристаллы. Это возможно при очень низких температурах, характерных для Титана.
Открытие важно не только для понимания самого спутника. Цианистый водород играет важную роль в создании строительных блоков жизни — аминокислот для белков и нуклеотидов для ДНК.
В 2028 году NASA планирует запустить зонд Dragonfly, который достигнет Титана в 2034 году для изучения пребиотической химии и поиска признаков жизни.