土星の最大の衛星を覆う謎の霧に関する新たな手がかり

環状惑星である土星には 62 個の衛星があり、その周りを回っています。それらの中で最大のものは、独自の大気を持つ神秘的な衛星であるタイタンであり、これも高密度で窒素が豊富です。しかし、炭化水素にも含まれます。さまざまな化合物で満たされたこの大気の形成に関する議論は常に俎上に上っていましたが、今週月曜日、巨大ガス惑星の月を囲む大気の霧の起源と可能性のある大気の霧の起源に関する新たな手がかりを含む研究がNature Astronomyに掲載されました。生命の前駆体である複雑な有機化合物との関係。

この研究はハワイ大学マノア校のラルフ・カイザー氏が共同主導し、エネルギー省ローレンス・バークレー国立研究所（バークレー研究所）の化学科学部門の科学者も参加している。サマラ大学（ロシア）とフロリダ国際大学。

タイタンの霧、研究中

米国とロシアの協力により、タイタンを取り囲む霧に関して予期せぬ結果が得られた。この研究は、これまで存在していた理論に反するものである。彼らは、この月で検出された化学組成を生成するには高温での反応が必要であると述べた。これはどういう意味ですか？これまでのところ、タイタンのオレンジがかった茶色の霞は、高温で起こる化学プロセスによって説明されています。

研究者らは、低温で複雑な有機化合物の一種である多環炭化水素分子（多環芳香族炭化水素またはPAHとも呼ばれる）の形成を促進する化学機構に焦点を当てた。タイタンを覆う霧を発生させることができます。

タイタンはオレンジがかった茶色なので、一目で見分けられます。このタイプの色は主に、衛星を囲むもやにエアロゾル粒子が含まれているという事実によるものです。しかし、エアロゾルが形成されるためには、はるかに単純な有機化合物、つまり炭素数 6 の単環炭化水素であるベンゼンが必要です。そしてタイタンではベンゼンが検出された。研究者らは、これは、大気中にその特徴的な色を与えることで知られている他の炭化水素やエアロゾル粒子など、より複雑な有機化合物を作るための構成要素であると考えています。

研究者らは、カッシーニによる研究を含む以前の研究でタイタンの大気中に存在すると考えられている2つのガス、すなわちPAHの一種であるナフチルと炭化水素であるビニルアセチレンを使用した。この反応により、質量分析計で測定したところ、フェナントレンとアントラセンという 2 つの PAH が生成されました。一方、研究者の別の一部は、タイタンの大気を通過するこの反応に紫外線を加えるシミュレーターを使用し、このプログラムによれば、この反応は「高温を必要としない」ことが示されたとプレスリリースは述べている。調査の。

この研究は「これまで考えられなかった低温反応経路の証拠」を提供する、とバークレー研究所化学科学部門の科学者であり、この研究のもう一人のリーダーであるムサヒド・アーメド氏はプレスリリースで説明している。 「これにより、タイタンの化学反応にミッシングリンクが生じます。」この衛星は、地球や他の衛星を含む他の惑星で複雑な化学がどのように発展したかについての手がかりを提供する可能性があります。 「人々はタイタンを使って、初期の地球の大気中に窒素がより蔓延していた、生命以前の地球について考えるのです」と彼は付け加えた。

フロリダ国際大学の化学教授であり、この研究の主導者の一人であるアレクサンダー M. メーベルは、反応物がどのようにして非常に低温で自然に結合して新しい化合物を形成するかを示す計算を実行しました。ナフチルとビニルアセチレンの反応を促進するエネルギーがあるため、タイタンの低温低圧の大気条件下でも反応は効率的になるはずです」と研究者はプレスリリースで説明した。

PAH、生命の前駆体

タイタンに PAH が存在する可能性があることがわかっています。しかし、PAH には深宇宙での識別を困難にする特性があるとカイザー氏は述べています。「実際、星間空間を埋める物質である星間物質の気相では、個々の PAH は検出されていません」。しかし、この研究は「 PAH は炭素星の周囲に存在するような高温を必要としないため、予想よりも広範囲に存在していることを示しています。」 「このメカニズムは多用途であると予測されており、さらに複雑なPAHの形成につながると予想されます」と同氏は付け加えた。

しかし、この発見の重要性はそこにとどまりません。PAHは最も複雑な有機分子、つまり私たちが知っている生命の前駆体とも考えられています。 「これにより、深宇宙や太陽系の惑星や衛星の豊かな大気中にある炭素含有物質がどのように進化し、誕生するのかについての理論と新しいモデルが開かれる可能性があります」とカイザー氏は説明した。

科学者グループは、「タイタンの大気の化学に関与する一般的なプロセスの全体像を明らかにするために、タイタンの大気中のPAHの低温有機化学の正当な調査」のために、この研究が考慮されることを提案している。月」と彼らは調査を結論づけた。