泰坦（Titan）/土衛六是土星最大的衛星，同時也是研究生命起源天然實驗室。與地球一樣，泰坦擁有密集的大氣層和季節性天氣循環，但化學和礦物組成卻有很大不同。現在，地球上的研究人員在小玻璃圓柱體中重建了土衛六的條件，揭示了兩種有機分子的基本特性，這兩種有機分子被認為是泰坦上的礦物質。
在今天召開的美國化學學會 (ACS) 秋季會議上，研究人員展示了他們的研究成果。ACS 2021 年秋季是一場混合會議，將於 8 月 22 日至 26 日以虛擬方式和面對面方式舉行，點播內容將於 8 月 30 日至 9 月 30 日提供。會議將就廣泛的科學主題進行 7,000 多場演講。
該項目的首席研究員 Tomče Runevski 博士說：“地球上液態的簡單有機分子在泰坦上通常是固體冰礦物晶體，因為它的溫度極低，低至 -290 華氏度。我們發現泰坦上可能富含的兩種分子——乙腈 (ACN) 和丙腈 (PCN)—— 主要以一種結晶形式存在，這種結晶形式會產生高極性的納米表面，可以作為其他分子自組裝的模板。益生元感興趣的分子”。
我們現在對這個冰冷世界的了解大部分歸功於 1997-2017 年卡西尼·惠更斯號（Cassini-Huygens）對土星及其衛星的任務。從那次任務中，科學家們知道泰坦是研究生命如何產生的一個引人注目的地方。
像地球一樣，泰坦有一個緻密的大氣層，但它主要由氮氣和少量甲烷組成。它是除地球之外唯一已知的發現了穩定的地表液體池的天體。在太陽能量、土星磁場和宇宙射線的推動下，氮和甲烷在土衛六上發生反應，產生各種大小和複雜性的有機分子。
據信 ，ACN 和 PCN 以氣溶膠的形式存在於月球特有的黃色霧霾中，它們如雨點般落在地表，以固體礦物塊的形式沉澱下來。這些分子在地球上的特性是眾所周知的，但直到現在還沒有研究過它們在類似泰坦的條件下的特性。
Runčevski 表示：“在實驗室環境中，我們在微型玻璃圓柱體中重建了泰坦上的條件。通常情況下，我們會引入水，當我們降低溫度以模擬泰坦大氣時，水會凍結成冰。我們在上面添加了乙烷，它變成了液體，模仿了卡西尼-惠更斯號發現的碳氫化合物湖”。
向圓柱體中加入氮氣，並引入 ACN 和 PCN 來模擬大氣降雨。然後研究人員稍微升高和降低溫度以模擬月球表面的溫度波動。
使用同步加速器和中子衍射儀器、光譜實驗和量熱測量分析形成的晶體。在計算和模擬的支持下，這項工作涉及來自南衛理公會大學的 Runčevski 團隊，以及來自阿貢國家實驗室、美國國家標準與技術研究所和紐約大學的科學家。
Runčevski 表示：“我們的研究揭示了很多以前未知的行星冰結構。例如，我們發現 PCN 的一種結晶形式不會沿其三個維度均勻膨脹。泰坦經歷了溫度波動，如果晶體在各個方向的熱膨脹不均勻，可能會導致月球表面開裂”。