泰坦的大气在地球实验室中重现

在地球之外，普遍的科学共识是，寻找外星生命证据的最佳地点是火星。但是，它绝不是唯一的地方。除了被指定为“潜在宜居”的许多太阳系外行星之外，太阳系中还有许多其他候选行星。这些卫星包括许多冰冷的卫星，这些卫星被认为具有可能藏有生命的内部海洋。

其中之一是土星最大的卫星土卫六，它的大气层与地表之间发生各种有机化学反应。一段时间以来，科学家一直怀疑，对土卫六大气层的研究可能会为地球生命演化的早期阶段提供重要线索。得益于技术巨头IBM领导的新研究，一组研究人员设法在实验室的Titan上重现了大气条件。

他们的研究在题为“以原子尺度成像泰坦的有机雾”的论文中进行了描述，该论文最近发表在2月12日的《天体物理学杂志快报》上。该研究团队由Fabian Schulz博士和Julien Maillard博士领导，并包括IBM研究中心，苏黎世大学，巴黎萨克莱大学，鲁昂大学在圣艾涅南大学和弗里茨·哈伯马克斯大学的许多同事。普朗克学会。

我们今天对泰坦所了解的大部分归功于卡西尼号飞船，该飞船于2004年至2017年在土星上运行，并通过潜入土星的大气层而完成了其任务。在这段时间里，卡西尼号对泰坦的大气层进行了许多直接测量，揭示了令人惊讶的类似于地球的环境。从根本上讲，土卫六是太阳系中唯一具有稠密氮气氛和发生有机过程的其他物体。

这位艺术家对土星卫星土卫六北极处的湖泊的概念描绘了凸起的轮辋和类似垒的特征，例如美国宇航局卡西尼号太空船在月球温尼伯·拉库斯周围看到的那些特征。图片来源：NASA / JPL-Caltech

特别有趣的是，科学家们相信，大约在28亿年前，地球的大气层可能是相似的。这与Mesoarchean时代相吻合，在那个时期，光合作用的蓝细菌创造了第一个珊瑚礁系统，并缓慢地将地球上的二氧化碳转化为氧气(最终导致了目前氮和氧的平衡)。

人们认为，泰坦的表面有线索，可以增进我们对太阳系中生命如何出现的了解，但要清楚地看一下该表面仍然是一个问题。其原因与土卫六的大气有关，大气中弥漫着浓密的光化学雾，使光散射。正如Leo Gross和Nathalie Carrasco(该研究的合著者)在最近发表在IBM Research Blog上的文章中所解释的：

“ Titan的阴霾由纳米颗粒组成，这些纳米颗粒由各种各样的含有碳，氢和氮的大而复杂的有机分子组成。当(紫外线和宇宙)辐射撞击甲烷，氮和其他气体的混合物时，这些分子以一系列化学反应的形式形成在泰坦之类的气氛中。”

结果，科学家对推动土卫六大气的过程仍然知之甚少，其中包括构成这种烟雾的大分子的确切化学结构。几十年来，天体化学家一直在用称为Tholins的类似有机分子进行实验室实验，该词源于希腊语“ muddy”(或“ hazy”)。