土衛六是土星最大的衛星（圖中是土星的中央部分），左側這張自然色的圖像中，可以看到土衛六大氣中的霧霾。

土星最大的衛星土衛六，又名泰坦星，在太陽系的所有衛星中是獨一無二的，因爲它稠密且富含氮的大氣中也含有碳氫化合物和其他化合物，而這種豐富的化學混合物背後的成因和演化過程一直是科學界爭論的焦點。據《自然·天文學》（Nature Astronomy）10月8日刊發的一篇研究論文稱，一個以美國能源部下屬勞倫斯·伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，簡稱伯克利實驗室）化學科學部門研究人員爲主的科學家協作團隊已經將目光鎖定在一種或促成多環分子形成的低溫化學機制上，而這種多環分子是目前在土衛六的棕橘色霾層中發現的，更爲複雜的化學物質的前體。因此這種機制或有助於解釋構成土衛六週圍富氮霾層的複雜分子化合物。該研究結果與目前的科學理論相悖，因爲之前的理論認爲，人造衛星探測器在土衛六大氣中所觀測到的化學物質構成必須是在高溫反應機制的條件下才能產生的。

除了伯克利實驗室的科學家，該研究小組還包括來自美國夏威夷大學馬諾亞分校（University of Hawaii at Manoa）、俄羅斯薩馬拉大學（Samara University）和美國佛羅里達國際大學（Florida International University）的其他研究人員。研究小組在伯克利實驗室的先進光源（ALS）上進行了真空紫外線實驗，並通過計算機模擬實驗和建模演繹，還原展示了促使形成當今土衛六大氣化學構成的化學反應過程。

伯克利實驗室化學科學部門的科學家、ALS研究項目的聯合負責人穆薩希德·艾哈邁德（Musahid Ahmed）介紹道：“我們爲（能形成這類化合物的）低溫反應途徑的存在提供了證據，而這是人們之前從未料想到的。這將填補土衛六化學形成史中的一個缺失環節。”他解釋說，土衛六可能會爲科學家認識和理解包括地球在內的其他衛星和行星上覆雜化學物質的形成和演化提供線索。他指出：“人們可以利用土衛六來思考‘生命起源前’的地球——那時地球的大氣中氮元素佔有更大的比例。”科學家在土衛六上發現了苯，這種簡單的碳氫化合物具有六碳單環的分子結構，並被認爲是構成更大的碳氫化合物分子的基石，這些更大分子具有兩環和三環的結構，進而形成了土衛六今天大氣中存在的其他的碳氫化合物和氣霧懸浮微粒——這些多環碳氫化合物分子被稱爲多環芳烴（PAHs）。

該項研究的聯合領導人夏威夷大學馬努亞分校的拉爾夫·凱澤（Ralf Kaiser）補充道：“我們的研究表明，多環芳烴的傳播範圍比預期的要廣，因爲它們不需要碳恆星周圍的高溫條件。我們預計這種正在被探索的機制是多功能的，甚至有可能導致生成更爲複雜的多環芳烴化合物。科學家認爲，多環芳烴是形成分子云的前體，這個所謂的“分子工廠”能產生更復雜的有機分子，包括我們所知道的生命前體。凱澤繼續解釋道：“這可能開啓引出新的理論和模型來解釋外層深空和太陽系行星及其衛星的豐富大氣層中含碳物質的孕育過程和起源。”該研究的聯合負責人、佛羅里達國際大學的化學教授亞歷山大·M·梅貝爾（Alexander M. Mebel）通過計算發現，這類反應物可以在非常低的溫度下自然地結合在一起，形成新的化合物。他說：“我們的計算結果揭示出了其中的反應機制。我們證明，你可以不需要任何能量來驅動環烷和乙烯乙炔的反應，所以即使在土衛六上低溫低壓的大氣條件下，這些反應也應該是有效的。”

編譯：朱明逸 審稿：阿淼 責編：張夢

期刊來源： 《自然·天文學》

原文鏈接： https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181008114619.htm

中文內容僅供參考，一切內容以英文原版爲準。