PASADENA – Tim ilmuwan dari NASA’s Jet Propulsion Laboratory dan Chalmers University of Technology, Swedia, menemukan fenomena kimia yang mengejutkan di permukaan Titan, bulan terbesar Saturnus. Molekul-molekul yang seharusnya tidak dapat bercampur ternyata membentuk struktur kristal yang stabil di lingkungan ekstrem tersebut.
Temuan yang dipublikasikan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences ini mengguncang prinsip dasar kimia “like dissolves like” yang menyatakan bahwa zat polar dan nonpolar tidak dapat menyatu. Di Titan, hidrogen sianida yang bersifat polar justru berhasil membentuk kristal bersama dengan hidrokarbon nonpolar seperti metana dan etana.
**Kondisi Ekstrem Memungkinkan Pencampuran Tak Terduga**
Peneliti menciptakan replikasi kondisi permukaan Titan dengan menggabungkan campuran metana, etana, dan hidrogen sianida pada suhu minus 183 derajat Celsius. Atmosfer Titan yang mengandung nitrogen tinggi dan senyawa hidrokarbon sederhana menyerupai kondisi Bumi purba, dengan sistem cuaca lokal yang mirip siklus air di planet kita.
Analisis spektroskopi mengungkap kejadian luar biasa: molekul metana dan etana nonpolar berhasil masuk ke celah-celah struktur kristal padat hidrogen sianida polar melalui proses interkalasi, menciptakan co-crystal yang tidak pernah terjadi di Bumi.
**Tantangan terhadap Hukum Kimia Fundamental**
Martin Rahm, penulis utama penelitian dari Chalmers University of Technology, menjelaskan signifikansi temuan ini. “Ini bertentangan dengan aturan dalam kimia, ‘like dissolves like,’ yang pada dasarnya berarti tidak mungkin untuk menggabungkan zat polar dan nonpolar ini,” ungkap Rahm.
Di Bumi, molekul polar seperti air memiliki distribusi muatan tidak merata yang menarik sesama molekul polar dan menolak komponen nonpolar. Sebaliknya, molekul nonpolar seperti minyak berinteraksi lemah satu sama lain dan sama sekali tidak berinteraksi dengan partikel polar.
**Pemodelan Struktur Kristal Bersama**
Tim peneliti kemudian memodelkan ratusan struktur co-crystal potensial untuk menguji stabilitasnya di bawah kondisi Titan. “Perhitungan kami memprediksi tidak hanya bahwa campuran tak terduga ini stabil di bawah kondisi Titan, tetapi juga spektrum cahaya yang sesuai dengan pengukuran NASA,” jelas Rahm.
Para ilmuwan berhipotesis bahwa kristal bersama ini distabilkan oleh peningkatan mengejutkan dalam kekuatan gaya antarmolekul pada padatan hidrogen sianida yang dipicu oleh pencampuran tersebut.
**Implikasi untuk Pencarian Kehidupan**
Penemuan ini menarik perhatian karena Titan memiliki komponen-komponen dasar pembentuk kehidupan. Athena Coustenis, ilmuwan planet di Paris-Meudon Observatory, optimis data misi mendatang dapat melengkapi temuan ini.
“Membandingkan spektrum laboratorium dengan data misi Dragonfly yang akan datang dapat mengungkap tanda-tanda padatan ini di permukaan Titan, memberikan wawasan tentang peran geologis dan potensi pentingnya sebagai lingkungan reaksi prebiotik bersuhu rendah,” ujar Coustenis.
**Misi Dragonfly 2034**
Misi Dragonfly NASA dijadwalkan tiba di Titan pada 2034 dan diharapkan dapat memberikan data spektroskopi yang lebih detail untuk memverifikasi keberadaan co-crystal di permukaan bulan tersebut. Misi ini akan menggunakan rotorcraft untuk menjelajahi berbagai lokasi di permukaan Titan.
**Revolusi Pemahaman Kimia Tata Surya**
Temuan ini berpotensi mengubah pemahaman ilmuwan tentang kimia di lingkungan ekstrem lainnya di Tata Surya. Struktur padat eksotis serupa mungkin dapat ditemukan di benda-benda langit lain dengan kondisi suhu dan tekanan yang ekstrem.
**Metodologi Spektroskopi Canggih**
Tim peneliti menggunakan spektroskopi untuk mempelajari interaksi bahan kimia dengan panjang gelombang cahaya spesifik. Teknik ini memungkinkan identifikasi struktur molekuler dan komposisi kimia sampel dengan akurasi tinggi.
**Stabilitas dalam Kondisi Ekstrem**
Temuan menunjukkan bahwa pada suhu ekstrem rendah seperti di Titan, aturan kimia konvensional dapat berubah dramatically. Gaya-gaya intermolekul yang biasanya lemah dapat menjadi cukup kuat untuk memungkinkan pencampuran fase yang tidak mungkin terjadi pada suhu normal.
**Kimia Organik Kompleks di Titan**
Penelitian lebih lanjut diharapkan dapat mengungkap apakah pencampuran semacam ini merupakan karakteristik umum kimia organik di Titan. Hal ini dapat memberikan wawasan tentang jalur kimia unik yang berkembang di lingkungan ekstrem tersebut.
**Potensi Aplikasi Teknologi**
Pemahaman tentang co-crystal formation dalam kondisi ekstrem dapat menginspirasi pengembangan material baru dengan sifat-sifat unik untuk aplikasi teknologi di Bumi, terutama dalam industri farmasi dan material science.
**Kontribusi untuk Astrobiologi**
Temuan ini menambah kompleksitas pemahaman tentang kemungkinan proses kehidupan di lingkungan ekstrem, membuka perspektif baru dalam pencarian tanda-tanda kehidupan di Tata Surya.
Sumber: Kompas.com
Buku Terkait: