这张合成图像显示了美国宇航局卡西尼号飞船拍摄的土星卫星土卫六的红外图像。来源:美国国家航空航天局
泰坦，土星最大的月亮，是一种研究生命的起源的自然实验室。像地球一样，泰坦具有茂密的大气和季节性天气循环，但化学和矿物质的化妆品显着不同。现在，地基研究人员已经在小型玻璃瓶中重新创建了月球条件，揭示了两个有机分子的基本性质，这些分子被认为存在为泰坦上的矿物质。
研究人员今天将在美国化学学会（ACS）的秋季会议上展示他们的结果。ACS秋季2021是几乎和人类在22-26岁的情况下进行的混合会议，需按需内容将于8月30日至9月30日上市。会议在各种科学主题上有超过7,000个演示文稿。
“简单的有机分子在地球上是液态的，而在土卫六上通常是固态的冰矿物晶体，因为土卫六的温度极低，可以降到零下290华氏度，”Tomče Runčevski博士说，他是该项目的首席研究员。“我们发现，在泰坦上可能大量存在的两种分子——乙腈(ACN)和丙腈(PCN)——主要以一种晶体形式出现，这种晶体形成了高度极性的纳米表面，可以作为其他生物起源分子的自组装模板。”
Nasa Cassini航天器采取的泰坦的光学图象。信用：美国宇航局/杰普尔 - 卡特克/太空科学研究所
我们现在对这个冰天雪地的世界的大部分了解都要归功于1997-2017年卡西尼泳装惠更斯号任务，前往土星及其卫星。通过这次任务，科学家们知道土卫六是研究生命起源的绝佳地点。和地球一样，土卫六也有稠密的大气层，但主要是由氮和少量甲烷组成。它是除了地球以外唯一已知的太空天体，在地球表面发现了稳定的液体池的明确证据。在太阳能量、土星磁场和宇宙射线的推动下，氮和甲烷在土卫六上发生反应，产生各种大小和复杂的有机分子。ACN和PCN被认为以气溶胶的形式存在于月球特有的黄色雾霾中，它们如雨点般落在月球表面，并以固体矿物块的形式沉淀下来。
地球上这些分子的性质是众所周知的，但它们在泰坦样条件下的特征尚未研究到目前为止。“在实验室中，我们在小玻璃瓶中的泰坦重建了条件，”Runčevski说。“通常，我们介绍水，因为我们降低温度以模拟泰坦大气的温度冻结。我们顶部用乙烷，成为一种液体，模仿Cassini-Huygens发现的碳氢化合物湖泊。“将氮气加入到圆柱体中，并引入ACN和PCN以模拟大气降雨。然后，研究人员稍微抬高并降低温度以模仿月球表面上的温度波动。
通过同步加速器和中子衍射仪器、光谱实验和量热测量对形成的晶体进行分析。这项工作得到了计算和模拟的支持，Runčevski的团队来自南卫理公会大学，还有来自阿贡国家实验室、国家标准和技术研究所的科学家纽约大学．
Runčevski说:“我们的研究揭示了许多以前未知的行星冰的结构。”“例如，我们发现一种晶体形式的PCN并不会沿其三维空间均匀膨胀。土卫六会经历温度波动，如果晶体的热膨胀在各个方向上不一致，可能会导致月球表面破裂。”对这些矿物的详细了解可以帮助研究小组更好地了解土卫六的表面。
Runčevski现在正在制备ACN、PCN的晶体，以及ACN和PCN的混合物，以获得详细的光谱。他说:“科学家们将能够将这些已知的光谱与卡西尼-惠更斯号收集的光谱库进行比较，并分配不明波段。”这些研究将有助于确认土卫六上的矿物组成，并可能为研究即将到来的">美国国家航空航天局泰坦的使命，在2027年推出。
研究人员感谢韦尔奇基金会和美国宇航局的支持和资助。
第一个发表评论在“泰坦 - 内玻璃实验暗示在土星最大的月球矿井矿床”