研究人员在小玻璃圆柱体中重建土卫六的条件揭示两种有机分子的基本特性
据cnBeta：泰坦（Titan）/土卫六是土星最大的卫星，同时也是研究生命起源天然实验室。与地球一样，泰坦拥有密集的大气层和季节性天气循环，但化学和矿物组成却有很大不同。现在，地球上的研究人员在小玻璃圆柱体中重建了土卫六的条件，揭示了两种有机分子的基本特性，这两种有机分子被认为是泰坦上的矿物质。
在今天召开的美国化学学会(ACS)秋季会议上，研究人员展示了他们的研究成果。ACS 2021年秋季是一场混合会议，将于8月22日至26日以虚拟方式和面对面方式举行，点播内容将于8月30日至9月30日提供。会议将就广泛的科学主题进行7,000多场演讲。
该项目的首席研究员Tomče Runevski博士说：“地球上液态的简单有机分子在泰坦上通常是固体冰矿物晶体，因为它的温度极低，低至-290华氏度。我们发现泰坦上可能富含的两种分子——乙腈(ACN)和丙腈(PCN)——主要以一种结晶形式存在，这种结晶形式会产生高极性的纳米表面，可以作为其他分子自组装的模板。益生元感兴趣的分子”。
我们现在对这个冰冷世界的了解大部分归功于1997-2017年卡西尼·惠更斯号（Cassini-Huygens）对土星及其卫星的任务。从那次任务中，科学家们知道泰坦是研究生命如何产生的一个引人注目的地方。
像地球一样，泰坦有一个致密的大气层，但它主要由氮气和少量甲烷组成。它是除地球之外唯一已知的发现了稳定的地表液体池的天体。在太阳能量、土星磁场和宇宙射线的推动下，氮和甲烷在土卫六上发生反应，产生各种大小和复杂性的有机分子。
据信，ACN和PCN以气溶胶的形式存在于月球特有的黄色雾霾中，它们如雨点般落在地表，以固体矿物块的形式沉淀下来。这些分子在地球上的特性是众所周知的，但直到现在还没有研究过它们在类似泰坦的条件下的特性。
Runčevski表示：“在实验室环境中，我们在微型玻璃圆柱体中重建了泰坦上的条件。通常情况下，我们会引入水，当我们降低温度以模拟泰坦大气时，水会冻结成冰。我们在上面添加了乙烷，它变成了液体，模仿了卡西尼-惠更斯号发现的碳氢化合物湖”。
向圆柱体中加入氮气，并引入ACN和PCN来模拟大气降雨。然后研究人员稍微升高和降低温度以模拟月球表面的温度波动。
使用同步加速器和中子衍射仪器、光谱实验和量热测量分析形成的晶体。在计算和模拟的支持下，这项工作涉及来自南卫理公会大学的Runčevski团队，以及来自阿贡国家实验室、美国国家标准与技术研究所和纽约大学的科学家。
Runčevski表示：“我们的研究揭示了很多以前未知的行星冰结构。例如，我们发现PCN的一种结晶形式不会沿其三个维度均匀膨胀。泰坦经历了温度波动，如果晶体在各个方向的热膨胀不均匀，可能会导致月球表面开裂”。
