研究人員在小玻璃圓柱體中重建土衛六的條件 揭示兩種有機分子的基本特性
發表于 2025-11-22 16:21:00
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研究人員在小玻璃圓柱體中重建土衛六的條件 揭示兩種有機分子的基本特性
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：泰坦（Titan）/土衛六是土星最大的衛星，同時也是小玻研究生命起源天然實驗室。與地球一樣，璃圓兩種合肥瑤海哪里有小姐上門服務vx《189-4143》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達泰坦擁有密集的柱體中重大氣層和季節性天氣循環，但化學和礦物組成卻有很大不同。建土揭示基本現在，條件特性地球上的研究有機研究人員在小玻璃圓柱體中重建了土衛六的條件，揭示了兩種有機分子的小玻基本特性，這兩種有機分子被認為是璃圓兩種泰坦上的礦物質。
在今天召開的柱體中重美國化學學會 (ACS) 秋季會議上，研究人員展示了他們的建土揭示基本研究成果。ACS 2021年秋季是條件特性一場混合會議，將于8月22日至26日以虛擬方式和面對面方式舉行，研究有機點播內容將于8月30日至9月30日提供。小玻合肥瑤海哪里有小姐上門服務vx《189-4143》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達會議將就廣泛的璃圓兩種科學主題進行7,000多場演講。
該項目的首席研究員Tomče Runevski博士說：“地球上液態的簡單有機分子在泰坦上通常是固體冰礦物晶體，因為它的溫度極低，低至-290華氏度。我們發現泰坦上可能富含的兩種分子——乙腈 (ACN) 和丙腈 (PCN)—— 主要以一種結晶形式存在，這種結晶形式會產生高極性的納米表面，可以作為其他分子自組裝的模板。益生元感興趣的分子”。
我們現在對這個冰冷世界的了解大部分歸功于1997-2017年卡西尼·惠更斯號（Cassini-Huygens）對土星及其衛星的任務。從那次任務中，科學家們知道泰坦是研究生命如何產生的一個引人注目的地方。
像地球一樣，泰坦有一個致密的大氣層，但它主要由氮氣和少量甲烷組成。它是除地球之外唯一已知的發現了穩定的地表液體池的天體。在太陽能量、土星磁場和宇宙射線的推動下，氮和甲烷在土衛六上發生反應，產生各種大小和復雜性的有機分子。
據信 ，ACN和PCN以氣溶膠的形式存在于月球特有的黃色霧霾中，它們如雨點般落在地表，以固體礦物塊的形式沉淀下來。這些分子在地球上的特性是眾所周知的，但直到現在還沒有研究過它們在類似泰坦的條件下的特性。
Runčevski表示：“在實驗室環境中，我們在微型玻璃圓柱體中重建了泰坦上的條件。通常情況下，我們會引入水，當我們降低溫度以模擬泰坦大氣時，水會凍結成冰。我們在上面添加了乙烷，它變成了液體，模仿了卡西尼-惠更斯號發現的碳氫化合物湖”。
向圓柱體中加入氮氣，并引入ACN和PCN來模擬大氣降雨。然后研究人員稍微升高和降低溫度以模擬月球表面的溫度波動。
使用同步加速器和中子衍射儀器、光譜實驗和量熱測量分析形成的晶體。在計算和模擬的支持下，這項工作涉及來自南衛理公會大學的Runčevski團隊，以及來自阿貢國家實驗室、美國國家標準與技術研究所和紐約大學的科學家。
Runčevski表示：“我們的研究揭示了很多以前未知的行星冰結構。例如，我們發現PCN的一種結晶形式不會沿其三個維度均勻膨脹。泰坦經歷了溫度波動，如果晶體在各個方向的熱膨脹不均勻，可能會導致月球表面開裂”。
相關報道：“試管中的土衛六”模擬實驗 揭示了乙腈和丙腈低溫下的特殊化學性質
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：雖然代號“泰坦”的土衛六很是冰冷，但它還是很像地球的一個孿生兄弟，并且蘊藏了許多奧秘。據悉，土衛六是太陽系中唯一一個以有機分子主、并且充滿了湖泊與河流的奇異世界。盡管它與我們所在的家園并不完全相同，且雨水可能灼傷皮膚，但土衛六還是成為了探尋外星生命的一個熱門地點。
按照計劃，美國宇航局將在 2027 年的“蜻蜓”（Dragonfly）任務期間，向土衛六派去一架“大型旋翼無人機”，以期探尋到一些非同尋常的東西。
不過在發射升空后，該飛船仍需經歷 7 年的時間，才會抵達距離地球近 10 億英里的最終目的地。與此同時，許多研究人員正在努力了解那里的環境。
舉個例子，南衛理公會大學的一支研究團隊，就在通過一項在試管中開展的新實驗，來模擬土衛六的環境狀況。
在美國化學學會（ACS）秋季會議上，該校助理教授、實驗首席研究員 Tomče Runčevski 在演講中稱：
土衛六存在許多與地球類似的有機分子，只是環境更加冰冷。如果我們要研究土衛六上的礦物質，就繞不開這些常見的有機分子，但要換一種視角去考量它們。
這項被稱作“試管中的土衛六”（Titan-in-a-glass）的實驗，就旨在做到這一點。研究人員在玻璃圓柱體中設置了泰坦的特征，例如驟降的溫度和特征液體。
然后添加了存在于土衛六大氣中的兩種分子，分別是乙腈（acetonitrile）和丙腈（propionitrile）。結果將分子混在一起后，研究人員觀察到了一些驚奇的現象：
實驗期間，兩種分子的結構序列發生了變化，高溫與低溫多晶型物（同質多形體）都變得更加穩定，且化合物的特性也略有不同。
這是非常有趣且重要的一點，畢竟到目前為止，所有針對乙腈而開展的大量研究，都假設其具有低溫多晶型物。而在土衛六上，溫度則要低得多。
據悉，土衛六的“冰點”低至 -290℉（-179℃）但這并不妨礙其生成“高溫”多晶型物。換言之，土衛六不僅僅對其產生了溫度上的化學影響。
Tomče Runčevski 補充道：在土衛六上，我們不能假設這些分子是單獨存在的。此外有關乙腈和丙腈特性的新發現，或解決許多困擾我們已久的地球化學問題。
在地球條件下，這些化學物質仍是液體狀態，因而無人關心其固態到底是什么樣子。
得益于圍繞土衛六開展的相關研究，人們終于開始直面這些基本問題，同時也讓此類研究得到了振興。
最后，研究團隊希望根據 NASA 卡西尼-惠更斯（1997 - 2007）土星探測器任務期間收集的光譜數據，對其研究結果展開進一步的驗證。 |
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