„Hitlerio rūgštis“ yra šnekamojoje kalboje vartojamas pavadinimas ortokarbono rūgštis – pavadinimas, kurį įkvėpė faktas, kad molekulės išvaizda primena svastiką. Kalbant apie cheminius junginius, tai gana egzotiška, o chemikai vis dar nežino, kaip jį sukurti laboratorinėmis sąlygomis.
Tačiau taip atsitiko, kad ši rūgštis gali egzistuoti tokių planetų kaip Uranas ir Neptūnas viduje. Pasak a neseniai atliktas tyrimas Rusijos chemikų komandos nuomone, sąlygos Urano ir Neptūno viduje gali būti idealios egzotiškiems molekuliniams ir polimeriniams junginiams sukurti ir išlaikyti juos stabiliomis sąlygomis.
Tyrimą atliko mokslininkai iš Maskvos fizikos ir technologijos institutas (MIPT) ir Skolkovo mokslo ir technologijos institutas (Skoltech). Straipsnyje, pavadintame „Nauji stabilūs junginiai C-H-O trinarėje sistemoje esant aukštam slėgiui“, aprašoma, kaip aukšto slėgio aplinka planetų viduje gali sukurti junginius, kurių niekur kitur Saulės sistemoje nėra.
Ortokarbono rūgštis (taip pat žinoma kaip Hitlerio rūgštis). Kreditas: Maskvos fizikos ir technologijos institutas
Profesorius Artemas Oganovas – Skoltech profesorius ir MIPT skaičiavimo medžiagų atradimų laboratorijos vadovas – yra pagrindinis tyrimo autorius. Prieš daugelį metų jis su tyrėjų komanda sukūrė galingiausią pasaulyje algoritmą, skirtą numatyti kristalų struktūrų ir cheminių junginių susidarymą ekstremaliomis sąlygomis.
Žinomas kaip Universalios struktūros prognozuotojas: evoliucinė kstalografija (UPSEX), mokslininkai nuo to laiko naudojo šį algoritmą, kad nuspėtų, ar egzistuoja medžiagos, kurios klasikinėje chemijoje laikomos neįmanomomis, bet gali egzistuoti ten, kur slėgis ir temperatūra yra pakankamai aukšti, t. y. planetos viduje.
Padedami Gabriele Saleh, MIPT postdoc nario ir straipsnio bendraautorio, jiedu nusprendė naudoti algoritmą, kad ištirtų, kaip anglies, vandenilio ir deguonies sistema elgsis esant aukštam slėgiui. Šių elementų mūsų Saulės sistemoje gausu ir jie yra organinės chemijos pagrindas.
Iki šiol nebuvo aišku, kaip šie elementai elgiasi esant ekstremalioms temperatūroms ir slėgiui. Jie nustatė, kad tokiomis ekstremaliomis sąlygomis, kurios yra įprastas dujų milžinų viduje, šie elementai sudaro tikrai egzotiškus junginius.
Urano vidinės struktūros diagrama. Kreditas: Maskvos fizikos ir technologijos institutas
Kaip paaiškino prof. Oganovas a MIPT pranešimas spaudai :
„Mažesni dujų milžinai – Uranas ir Neptūnas – daugiausia susideda iš anglies, vandenilio ir deguonies. Mes nustatėme, kad esant kelių milijonų atmosferų slėgiui jų viduje turėtų susidaryti netikėti junginiai. Šių planetų šerdys gali būti daugiausia sudarytos iš šių egzotiškų medžiagų.
Esant normaliam slėgiui, t. y. tokiam, kokį mes patiriame čia, Žemėje (100 kPa), bet kokie anglies, vandenilio ar deguonies junginiai (išskyrus metaną, vandenį ir CO²) yra nestabilūs. Tačiau esant slėgiui nuo 1 iki 400 GPa (nuo 10 000 iki 4 milijonų kartų didesnis už Žemės normą), jie tampa pakankamai stabilūs, kad susidarytų kelios naujos medžiagos.
Tai anglies rūgštis, ortokarbono rūgštis (Hitlerio rūgštis) ir kiti reti junginiai. Tai buvo labai neįprastas radinys, atsižvelgiant į tai, kad šios cheminės medžiagos yra nestabilios esant normaliam slėgiui. Anglies rūgšties atveju ji gali išlikti stabili tik tada, kai laikoma labai žemoje temperatūroje vakuume.
Neptūno vidinės struktūros diagrama. Kreditas: Maskvos fizikos ir technologijos institutas
Esant 314 GPa slėgiui, jie nustatė, kad anglies rūgštis (H²CO³) reaguos su vandeniu, sudarydama ortokarbonato rūgštį (H4CO4). Ši rūgštis taip pat itin nestabili ir iki šiol mokslininkams dar nepavyko jos pagaminti laboratorinėje aplinkoje.
Šis tyrimas yra labai svarbus, kai reikia modeliuoti tokių planetų kaip Uranas ir Neptūnas vidų. Kaip ir visų dujų gigantų, jų interjero struktūra ir kompozicija liko spėlionių objektu dėl neprieinamo pobūdžio. Tačiau tai taip pat gali turėti įtakos ieškant gyvybės už Žemės ribų.
Pasak Oganovo ir Saleho, daugelio palydovų, kurie skrieja aplink dujų milžinus (pvz., Europa, Ganymede ir Enceladus), viduje taip pat yra tokio slėgio sąlygos. Žinojimas, kad tokių egzotiškų junginių gali egzistuoti jų interjeruose, greičiausiai pasikeis tai, ką mokslininkai mano, kad vyksta po jų lediniu paviršiumi.
„Anksčiau buvo manoma, kad šių palydovų vandenynai tiesiogiai liečiasi su uolų šerdimi ir tarp jų įvyko cheminė reakcija“, – sakė Oganovas. „Mūsų tyrimas rodo, kad šerdis turėtų būti „įvyniota“ į kristalizuotos anglies rūgšties sluoksnį, o tai reiškia, kad reakcija tarp šerdies ir vandenyno būtų neįmanoma.
1998 m. NASA erdvėlaiviu „Galileo“ nufotografuotas įtrūkęs ledinis Europos paviršius. Autoriai: NASA / JPL-Caltech / SETI
Jau kurį laiką mokslininkai suprato, kad esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, medžiagos savybės pasikeičia gana drastiškai. Ir nors čia, Žemėje, atmosferos slėgis ir temperatūra yra gana stabilūs (tik tokie, kokie mums patinka!), išorinėje Saulės sistemoje situacija yra gerokai kitokia.
Modeliuodami, kas gali įvykti tokiomis sąlygomis, ir žinodami, kokie cheminiai pastatų blokai yra susiję, galime pakankamai patikimai nustatyti, koks yra neprieinamų kūnų interjeras. Tai suteiks mums su kuo dirbti, kai ateis diena (tikiuosi greitai), kad galėsime juos tiesiogiai ištirti.
Kas žino? Ateinančiais metais a misija į Europą gali pastebėti, kad šerdies ir mantijos riba vis dėlto nėra tinkama gyventi aplinka. Vietoj vandeningos aplinkos, šiltos dėl hidroterminės veiklos, tai gali būti storas cheminės sriubos sluoksnis.
Vėlgi, galime pastebėti, kad šių cheminių medžiagų sąveika su geotermine energija gali sukurti dar egzotiškesnę organinę gyvybę!
Papildoma literatūra: MIPT , Gamtos moksliniai pranešimai