美国宇航局发现泰坦大气层中的“非常奇怪”分子

土星的月亮泰坦红外线

这些土星的卫星土卫六的红外图像代表了这个冰冷的卫星表面最清晰的全球视图。这些图像是利用美国宇航局卡西尼号飞船上搭载的视觉和红外测绘光谱仪13年来获得的数据创建的。资料来源:美国宇航局/ jpl -加州理工学院/南特大学/亚利桑那大学

美国国家航空航天局科学家们发现了泰坦大气层中从未在任何其他氛围中被检测的分子。事实上,许多化学家可能几乎听说过它或知道如何发音:环丙酮烯,或c3.H2。科学家们表示,这种简单的基于碳的分子可以是更复杂化合物的前体,其可以在泰坦形成或喂食可能的寿命。

泰坦表面的第一个颜色视图

2005年1月14日,欧洲航天局的惠更斯号探测器在成功降落到土卫六表面时传回了这张照片。这是经过处理的彩色图像,添加了反射光谱数据,以便更好地显示土卫六表面的实际颜色。
资料来源:美国宇航局/喷气推进实验室/欧洲航天局/亚利桑那大学

研究人员发现了C.3.H2通过在智利北部的无线电望远镜天文台被称为Atacama大毫米/亚颌骨阵列(阿尔玛)。他们注意到了3.H2,由碳和氢气制成,同时通过望远镜收集的独特光签发来筛选;这些通过其分子发出或吸收的能量揭示了泰坦氛围的化妆。

“当我意识到我看到的是环丙烯时,我的第一个想法是,‘嗯,这真是出乎意料,’”康纳·尼克松(Conor Nixon)说。他是美国国家航空航天局(NASA)位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的行星科学家,领导了ALMA的研究。他的团队的研究结果发表于2020年10月15日天文杂志

虽然科学家找到了c3.H2在整个银河系中的口袋里,在气氛中发现它是一个惊喜。那是因为环丙基可以用与其接触并形成不同物种的其他分子容易反应。到目前为止,天文学家发现了c3.H2只有在星系之间漂浮的气体和灰尘覆盖 - 换句话说,区域太冷并漫射,以促进许多化学反应。

但像泰坦一样的浓度是化学活动的荨麻疹。这是科学家对这个月亮感兴趣的一个主要原因,这是美国宇航局即将到来的目的地蜻蜓的使命。尼克松的团队能够识别少量C.3.H2泰坦可能因为他们正在看着月亮大气层的上层,而C的其他气体3.H2与之互动。科学家们尚未知道为什么环丙基苯基将出现在泰坦的氛围中,但没有其他氛围。“泰坦在我们的太阳系中是独一无二的,”尼克松说。“它已被证明是新分子的宝库。”

最大的土星62岁的卫星,泰坦是一个有趣的世界在某些方面,这是我们发现的与地球最相似的一个。土卫六有200多颗卫星,与太阳系的其他卫星不同,土卫六有比地球厚4倍的厚厚的大气层,加上云、雨、湖泊和河流,甚至还有一个地下咸水海洋。

泰坦的氛围主要是主要的氮,就像地球一样,带有一丝甲烷。When methane and nitrogen molecules break apart under the glare of the Sun, their component atoms unleash a complex web of organic chemistry that has captivated scientists and thrust this moon to the top of the list of the most important targets in NASA’s search for present or past life in the solar system.

“NASA射流推进实验室的高级研究科学家和泰坦专家ROSALY LOPES说:”我们正试图弄清楚泰坦是否可居住。“JPL.)在加利福尼亚州帕萨迪纳。“所以我们想知道大气层的化合物到达了哪些化合物,然后,这种材料是否可以通过下面的海洋的冰结壳,因为我们认为海洋是可居住的条件的地方。”

土卫六表面的分子类型可能与地球上构成生命基石的分子类型相同。科学家猜测,在土卫六的早期,也就是38亿到25亿年前,当时地球的空气中充满了甲烷而不是氧气,土卫六的条件可能与今天土卫六的情况类似。

“我们认为泰坦是一个真实的实验室,我们可以看到古代地球的那个类似的化学,当时生活在这里举行,”NASA Goddard Astrobioloyabovip2021gist Melissa Trainer说。培训师是蜻蜓特派团的副主任调查员和蜻蜓旋翼飞机的仪器领导,将分析泰坦表面的组成。

“我们将寻找比C更大的分子3.H2“培训师说:”但我们需要知道大气中发生了什么,了解铅铅化合物的化学反应,以使复杂的有机分子形成和雨落到表面。


“蜻蜓”是美国宇航局的一项任务,旨在探索土星最大的卫星土卫六的化学成分和可居住性。yabovip2021图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/约翰霍普金斯大学应用物理实验室

环丙基苯基是唯一的其他“环状”或闭环,除苯甲酸外,分子已经在泰坦的大气中发现了迄今为止。虽然C.3.H2不知道在现代生物反应中是否被使用,像这样的闭环分子很重要,因为它们构成了碱基的主环DNA以及携带生命遗传密码的复杂化学结构RNA.,其他临界化合物为生命的功能。“它们的循环性质开辟了这个额外的化学分支,使您能够建立这些生物学上重要的分子,”戈德德天体学家亚历山大·莱恩说,尼yabovip2021克松才能找到c3.H2

像Thelen和Nixon这样的科学家正在使用大型和高度敏感的地球望远镜来寻找他们在泰坦的氛围中找到的最简单的生命相关的碳分子。苯被认为是在任何行星气氛中发现的复杂环形碳氢化合物分子的最小单位。但现在,c3.H2,随着苯的一半碳原子似乎占据了它的地方。

尼克松的团队于2016年使用了Alma Observatory at Titan的同行。他们惊讶地发现奇怪的化学指纹,尼克松通过搜索所有已知的分子光符号的数据库来鉴定为环丙基。

金牛座分子云钛环丙基

到目前为止,只有在天然气和灰尘的分子云中检测到环丙烯,例如金牛座分子云,这是星座的颗粒,金牛座中的恒星苗圃超过400个轻的岁月。近日,美国宇航局戈达德科学家尼克松和他的团队一起发现了这款独特的分子在泰坦的氛围中;它第一次被检测到在分子云之外。基环丙烯是除了在泰坦检测到苯的唯一其他闭环分子。闭环分子很重要,因为它们形成了DNA核碱基的骨干环,复杂的化学结构,携带遗传码的遗传码,以及RNA的另一个临界化合物。信用:Conor Nixon / Nasa的戈达德太空飞行中心

要仔细检查研究人员是否实际上看到了这种不寻常的化合物,尼克松通过从美国国家航空航天局的数据分析出版的研究论文卡西尼泳装在2004年至2017年期间,它曾127次近距离飞越土卫六。他想看看航天器上的仪器是否能嗅出土星和土卫六周围的化学物质来证实他的新结果。(这个被称为质谱仪的仪器发现了泰坦上许多神秘分子的蛛丝马迹,科学家们仍在试图识别这些分子。)事实上,卡西尼号已经发现了相同分子C的带电版本的证据3.H3.+

鉴于这是一个罕见的发现,科学家正试图了解有关环丙基苯基的更多信息以及如何与泰坦大气中的气体相互作用。

“It’s a very weird little molecule, so it’s not going be the kind you learn about in high school chemistry or even undergraduate chemistry,” said Michael Malaska, a JPL planetary scientist who worked in the pharmaceutical industry before falling in love with Titan and switching careers to study it. “Down here on Earth, it’s not going be something you’re going to encounter.”

但是,Malaska说,发现像C3.H2在了解土卫六的全貌时非常重要:“你所发现的每一小块和部分,都可以帮助你把所有正在发生的事情的巨大谜团拼凑起来。”

参考文献:Conor A. Nixon, Alexander E. Thelen, Martin A. Cordiner, Zbigniew Kisiel, Steven B. Charnley, Edward M. Molter, Joseph Serigano, Patrick G. J. Irwin, Nicholas A. Teanby and Yi-Jehng Kuan, 2020年10月15日,天文杂志
1538 - 3881 . DOI: 10.3847 / / abb679

5点评论美国国家航空航天局发现土卫六大气中“非常奇怪的分子”

  1. 拉尔夫德拉特曼|10月28日,2020年6:20|回复

    “事实上,许多化学家可能几乎听说或知道它如何发音”
    厚颜无耻的评论!

    • 并显然不真实对此的发音部分。我服用12级化学年龄 - 和有机化学成分之后,那种东西仍然只是在视线上脱掉舌头。yabovip2021它不仅仅是一个唯一的加入音节字符串,它的每个部分都是一个熟悉的块以精心熟练的顺序组合在一起,并且“语法”。

  2. 这真是太棒了

  3. 我真的肯定会在20世纪30年代的年龄将是年龄的骚乱,骚乱般的盗贼代代将能够实现这一目标......

  4. 这是一个非常紧张的分子结构。那里必须非常寒冷,并且很少有其他分子,才能保持足够高的浓度以被检测到。

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