科学家们重现了土星最大的卫星土卫六的淡黄色朦胧大气

科学家们在地球上的微小玻璃圆柱体中重现了在土星最大的卫星土卫六上发现的独特化学条件，实验揭示了月球矿物组成的以前未知的特征。

据 Space.com 报道，土卫六是太阳系中第二大卫星，仅次于木星的木卫三，其大气层主要由氮气和少量甲烷组成。

这种淡黄色的薄雾徘徊在负 290 华氏度（负 180 摄氏度）左右。

在大气层之下，液态甲烷和乙烷的湖泊、海洋和河流覆盖了土卫六的冰壳，特别是在两极附近。

与地球上的液态水类似，这些天然气参与了一个循环，在这个循环中它们蒸发、形成云然后在月球表面下雨。

根据美国宇航局的说法，土卫六的致密大气、表面液体和季节性天气周期使寒冷的月球与地球有些相似，而且与我们的星球一样，月球也有含有碳、氢和氧的有机分子。

据Space.com此前报道，由于在土卫六上发生的这种有机化学反应，科学家们认为月球可以作为一个巨大的实验室来研究地球上出现生命之前发生的化学反应。

但是只有一艘卡西尼号宇宙飞船详细观察了土星及其卫星，因此很难对土卫六上发现的古怪化学物质进行地球上的研究。

最近，一组科学家开始在试管中模拟土卫六。

研究人员在一份声明中说，该团队首先将液态水放入小玻璃圆柱体中，并将温度降低到类似土卫六的条件。

这些水冻结以模仿土卫六的冰壳。

然后该团队将乙烷引入管中，它变成了液体，就像土卫六表面上的湖泊一样。

最后，他们添加了氮气来代替土卫六的大气层，然后稍微改变管子的温度，以模拟土卫六表面及其大气层不同层的温度变化。

在他们最近于周四（8 月 26 日）在美国化学学会秋季会议上发表的研究中，该团队随后添加了两种化合物，分别称为乙腈 （ACN） 和丙腈 （PCN）。

达拉斯南卫理公会大学化学系助理教授、首席研究员 Tom？e Run？evski 告诉 Live Science，卡西尼号任务的数据表明，这些化合物在土卫六上含量丰富。

大多数以前的研究分别以纯形式检查了这两种化合物，但 Run？evski 的团队想看看当这些化合物混合和混合时会发生什么，就像它们在土卫六上可能发生的那样。

与单独使用每种化合物相反，“如果将它们混合在一起......结构上可能会有完全不同的结果，因此分子将如何组织，以及分子将如何结晶，或相变成固体形式。

”伦切夫斯基说。

并且该团队发现，当两者都存在于类似土卫六的条件下时，ACN 和 PCN 的行为与单独的化合物完全不同。

即，化合物熔化或结晶的温度在数十开尔文（数百华氏度或摄氏温度）的数量级上发生了剧烈变化。

这些熔点和结晶点与土卫六朦胧的黄色大气有关。

Run？evski 说，大气各层的温度因它们在月球表面上方的高度而异，因此为了了解化学物质在整个雾霾中的行为，新的研究表明需要考虑这些温度变化。

此外，该团队发现，当 ACN 和 PCN 结晶时，它们会采用不同的晶体结构，具体取决于它们是单独存在还是存在其他化合物。

当化合物中的单个分子咬合成高度有序的结构时，就会形成晶体。

这些晶体结构的变化被称为“多晶型物”，当它们单独存在时，ACN 和 PCN 在高温下采用一种多晶型，在低温下采用另一种多晶型。

他说：“这些关于这些化合物何时以及如何获得稳定结构的细节，真的可以改变我们对我们在土卫六上可能遇到的矿物种类的理解。

”就它们可能在月球上采用的多晶型而言。

这反过来又会影响这些化合物和土卫六上的其他化合物之间发生的化学反应。

Run？evski 说：“这项新研究的局限性在于它没有考虑到土卫六上存在的所有化学物质，因此只能捕捉到月球上实际发生的事情的简化图。

美国宇航局的蜻蜓任务定于 2026 年发射，并于 2034 年抵达土星，可能会提供有关土卫六矿物构成的更多实地信息。

然而，Run？evski 怀疑他的团队观察到的晶体可能形成于土卫六湖的边缘，当湖中的液态乙烷蒸发并将这些化合物留在海岸线上时就会出现。

目前，尚不清楚蜻蜓任务是否会关注土卫六环境的这一特定方面，但“尽管如此，[任务] 非常令人兴奋，我们将了解更多关于土卫六的信息。

”他说。