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，同時也是研究生命起源天然實驗室。與地球一樣，泰坦擁有密集的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。現在，地球上的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基本特性，這兩種有機分子被認為是泰坦上的礦物質。
在今天召開的美國化學學會 (ACS) 秋季會議上，研究人員展示了他們的研究成果。ACS 2021年秋季是一場混合會議，將於8月22日至26日以虛擬方式和麵對麵方式舉行，點播內容將於8月30日至9月30日提供。會議將就廣泛的科學主題進行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麵，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於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，產生各種大小和複雜性的有機分子。
據信 ，ACN和PCN以氣溶膠的形式存在於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澱下來。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。我們在上麵添加了乙烷，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，並引入ACN和PCN來模擬大氣降雨。然後研究人員稍微升高和降低溫度以模擬月球表麵的溫度波動。
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。泰坦經曆了溫度波動，如果晶體在各個方向的熱膨脹不均勻，可能會導致月球表麵開裂”。
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，並且蘊藏了許多奧秘。據悉，土衛六是太陽係中唯一一個以有機分子主、並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並不完全相同，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。
不過在發射升空後，該飛船仍需經曆 7 年的時間，才會抵達距離地球近 10 億英裏的最終目的地。與此同時，許多研究人員正在努力了解那裏的環境。
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，隻是環境更加冰冷。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。
然後添加了存在於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後，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℃）但這並不妨礙其生成“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麽樣子。
得益於圍繞土衛六開展的相關研究，人們終於開始直麵這些基本問題，同時也讓此類研究得到了振興。
最後，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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