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NASA实验揭示了泰坦大气中以前未知的物质

时间：2021-09-29 17:25:02 来源：

在实验室实验中，美国宇航局的科学家们将卡西尼号飞船在泰坦大气层中以远红外波长检测到的未知物质的光谱特征进行了匹配。该材料含有芳族烃，其中包含氮，这是一个称为多环芳族氮杂环的子集。图像

NASA科学家的最新研究揭示了土卫六大气层中以前未知的物质，有助于科学家进一步了解构成土卫六阴霾的复杂分子混合物。

美国国家航空航天局（NASA）的科学家创造了一种新配方，可以捕捉土星最大的卫星泰坦周围棕褐色大气的主要风味。

该配方用于模拟泰坦化学的实验室实验。通过这种方法，研究小组能够将NASA卡西尼号太空船发现的先前未确认的物质归类为月球烟雾弥漫的阴霾。

“现在我们可以说这种材料具有很强的芳香性，这可以帮助我们更多地了解构成泰坦阴霾的复杂分子混合物，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家梅利莎·特纳（Melissa Trainer）说。

卡西尼（Cassini）的复合红外光谱仪（Composite Infrared Spectrometer）收集的数据中较早地检测到了这种物质，该仪器可以在远红外区域的波长范围内观察红光以外的波长。该材料的光谱特征表明它由分子混合物组成。

为了研究这种混合物，研究人员转向了一种久经考验的方法，即在室内混合气体并使它们发生反应。这个想法是，如果实验从正确的气体开始，并且在正确的条件下进行，那么实验室中的反应将产生与泰坦烟雾弥漫的大气中相同的产物。整个过程就像被送上一块蛋糕，然后尝试通过品尝将其撒出来。如果您可以制作出味道像原始切片的蛋糕，那么您选择了正确的食材。

挑战在于这种情况下的可能性几乎是无限的。泰坦的肮脏橙色是由碳氢化合物（含有氢和碳的分子）和载有氮的化学物质（称为腈）混合而成的。从地球上的植物和化石燃料中鉴定出的碳氢化合物家族已经有成千上万的成员，并且可能存在更多的成员。

合理的出发点是从泰坦大气中最丰富的两种气体：氮气和甲烷开始。但是这些实验从来没有产生一种具有能与卡西尼号所见的光谱特征相匹配的光谱特征的混合物。也没有其他小组进行过类似的实验。

当研究人员添加第三种气体时，终于有了可喜的结果，基本上是第一次对配方中的口味进行了调整。研究小组从苯（已在泰坦的大气中发现）开始，然后是一系列可能在那里存在的密切相关的化学物质。所有这些气体均属于称为芳族化合物的碳氢化合物的亚族。

当科学家选择一种含氮芳香族化合物时，结果是最好的结果。当团队成员分析这些实验室产品时，他们发现光谱特征与由哥达德大学卡西尼实验室的参与人，这项研究的合著者Carrie Anderson从泰坦数据中提取的独特特征非常吻合。

“据我们所知，这是最接近通过实验室实验来重建卡西尼数据中所见到的特殊功能的人，”该研究的主要作者约书亚·塞布雷（Joshua Sebree）说，该书可在伊卡洛斯（Icarus）在线获取。Sebree是Goddard的前博士后，现在是位于锡达福尔斯的北爱荷华大学的助理教授。

现在已经证明了基本配方，以后的工作将集中在调整实验条件以使其完善上。

“ Titan的化学成分确实是复杂分子的真实动物园，”位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室的卡西尼副项目科学家Scott Edgington说。“结合实验室实验和卡西尼号数据，我们了解了这种类似地球的卫星到底有多复杂和奇妙。”

实验室实验是由NASA的“行星大气”计划资助的。卡西尼－惠更斯号飞行任务是美国宇航局，欧洲航天局和意大利航天局的合作项目。NASA的喷气推进实验室是帕萨迪纳加州理工学院的一个分支机构，负责管理NASA在华盛顿的科学任务委员会的任务。戈达德建立并管理着复合红外光谱仪。

出版物：Joshua A. Sebree等人，“远红外中的芳香族化合物产生的Titan气溶胶类似物吸收特征”，伊卡洛斯，第236卷，2014年7月1日，第146-152页； doi：10.1016 / j.icarus.2014.03.039

图像：NASA / Goddard / JPL

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