【48812】土卫六的甲烷之谜：揭开土星最大卫星大气层的隐秘

  新研讨运用土卫六的大气层作为天然试验室，深入研讨甲烷分子的化学性质--这种分子在地球上或许是生命的副产品。土卫六是太阳系第二大卫星，也是仅有具有稠密大气层的卫星。在这个富含氮和甲烷的大气层顶部，太阳辐射发生了品种十分之多的有机分子，咱们在地球上也能发现其间的一些有机分子，它们是生命的基本单位--细胞的组成成分。

  在土卫六大气层的上层（这儿用蓝光表明），甲烷分子被阳光分化，从头组合成乙烷和乙炔分子。再往下，橙色的迷雾彻底掩盖了地表。材料来历：NASA/JPL/空间科学研讨所

  由里斯本大学（Ciências ULisboa）天体物理学和空间科学研讨所的拉斐尔-席尔瓦（Rafael Silva）和科学学院的硕士领导的一个国际研讨小组剖析了土卫六大气层反射的太阳光，初次确认了甲烷分子（CH4）在电磁波谱可见光波段中的近百个特征，这些特征关于在其他大气层中发现甲烷分子至关重要。

  土星最大卫星的大气层将其外表隐藏在一层厚厚的、不透明的雾层之下。它们由有机分子和碳氢化合物组成，体积很大，构成颗粒，就像地球上一些城市的大气污染相同，沉积在地表，拉斐尔-席尔瓦弥补说：拉斐尔-席尔瓦弥补说：那里或许会呈现更风趣的化学反应。图片来自：NASA/JPL-加州理工学院/空间科学研讨所

  此外，研讨小组还发现了或许存在三碳分子（C3）的依据，这种分子或许参加了发生土卫六杂乱分子的一连串化学反应--假如得到证明，这将是初次内行星体上发现三碳分子。

  拉斐尔-席尔瓦说：土卫六的大气层就像一个行星巨细的化学反应器，发生许多杂乱的碳基分子，在咱们所知的太阳系一切大气层中，土卫六的大气层与咱们咱们都以为存在于前期地球上的大气层最为相似。

  甲烷在地球上是一种气体，它供给有关地质进程的信息，也或许供给有关生物进程的信息。这种分子在地球或土卫六的大气中存活时刻不长，因为它很快就会被太阳辐射不可反转地损坏。因而，在土卫六上，甲烷一定要经过地质进程得到弥补，如地下气体的开释。

  这项作业带来了有关甲烷化学自身的新信息。在曾经与甲烷吸收有关但从未独自区分的线段中，发现了甲烷在可见光波长（橙色、黄色和绿色）下的 97 条新吸收谱线。咱们第一次知道了每条吸收线的波长和强度。

  艺术家设想的土卫六外表。这颗土星的卫星是太阳系中最像地球的国际之一，虽然那里的温度高达零下 179 摄氏度。它是太阳系中仅有有湖泊的当地，但这些湖泊是碳氢化合物湖。这些分子只由碳和氢组成，就像地球上的水相同，参加甲烷循环、降雨、构成河流和蒸腾。材料来历：NASA/JPL-Caltech

  即便在高分辨率光谱中，甲烷的吸收线也不行强，因为咱们在地球上的试验室里只要少量多的气体。但在土卫六上，咱们有整个大气层，光线穿过大气层的途径或许长达数百公里。拉斐尔-席尔瓦说：这使得在地球试验室中信号弱小的不同波段和吸收线在土卫六上十分显着。

  了解甲烷分子的一切特征并将其编目也将有利于辨认新的分子，特别是在化学性质如此杂乱的大气中，因为分子特征的密度，即便运用高分辨率仪器，剖析光谱也是一项应战。

  就这样，研讨小组在海拔 600 千米的高空发现了或许存在三碳分子（C3）的痕迹。在太阳系中，这种表现为蓝色发射的分子迄今为止只存在于彗核周围的物质中。研讨小组在土卫六上发现的与三碳有关的吸收线很少，强度也很低，虽然这些吸收线是这类分子所特有的。

  拉斐尔-席尔瓦说：咱们对参加土卫六大气层化学杂乱性的不同分子了解得越多，就越能更好地了解或许答应地球生命来源或与之相关的化学进化类型，地球上生命来源的一些有机物被以为是在其大气层中发生的，其进程与咱们在土卫六上观测到的进程较为相似。

  现在，土星的这颗卫星是太阳系中一个共同的国际，是预备未来观测行星系外行星（即所谓的系外行星）大气层的试验场。在这些行星中，或许有像土卫六这样小而冷的天体。

  这篇现已宣布的文章的第二作者佩德罗-马查多（Pedro Machado）评论说：在相似这种具有应战性的剖析中取得的经历，将有益于詹姆斯-韦伯太空望远镜或欧洲航天局（ESA）未来的阿里尔太空使命的红外观测。

  这项作业所运用的数据来自 2018 年 6 月运用 UVES 高分辨率可见光和紫外线摄谱仪进行的观测，该摄谱仪装置在坐落智利的欧洲南边天文台甚大望远镜（VLT）上。还运用了 2005 年用同一仪器搜集的存档数据。

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