一颗土星卫星将氧气吹向另一颗

从美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船上可以看到土星卫星边缘的泰坦大气层。

一个关于土星磁层和卫星的综合模型显示，这颗被质疑的行星最大的卫星泰坦的氧气来自其他冰冷的间歇泉。

科学家们在美国国家航空航天局的一份声明中说，到目前为止，氧气进入泰坦表面化学的方法仍然是个谜。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的科学家开发的一个模型显示，土星月球上的冰间歇泉恩克拉多斯将水分子射入行星的磁层，在前往泰坦时，水分子在磁层分解为氧气和氢气。

美国国家航空航天局卡西尼号土星任务的等离子体光谱仪团队科学家约翰·库珀在一份中央声明中说：“泰坦和土星的另一颗冰冷的卫星，通过土星系统中的物质流动而化学连接。”

库珀和另一位卡西尼号科学家爱德华·西特勒领导了两项不同的研究，研究了氧气在土卫二和泰坦之间的传输。美国国家航空航天局本月宣布了这项研究。

冰冷的月亮发号施令

自2004年卡西尼号宇宙飞船探测到泰坦大气层中的氧离子聚变以来，科学家们就已经知道了这一点。

当时，极少量的气体及其高能让科学家们感到惊讶，他们习惯于泰坦大气层主要由氮组成，但他们认为这是冰行星际尘埃颗粒的破裂。

西特勒说，直到卡西尼号的观测揭示了恩克拉多斯上的冰喷流，研究人员才明白“恩克拉多斯斯正在主宰整个系统”。

研究人员表示，尽管比泰坦小大约10倍，但据观察，恩克拉多斯每秒向土星磁层倾倒661磅（300公斤）的冷冻水。月球南极的一个水洞下的气体不断积聚，导致水从结冰表面的裂缝中喷出。

Sittler说，这颗冰冷的喷射物以羽状蒸汽的形式看到了恩克拉多斯，类似于美国的老忠实间歇泉YellowstonePark，很容易到达轨道，因为月球的逃逸速度只有每秒几百米。

钛的碳氢化合物是关键

在他们的研究中，两名研究人员发现，氧粒子从恩克拉多斯迁移到云层覆盖的月球后，可以附着在泰坦上被称为富勒烯的球状碳分子上。

研究人员说，富勒烯笼可以保护与泰坦大气中甲烷反应的氧气，并最终到达附着在尘埃颗粒上的月球表面。

这是一个独特的设置，它的出现只是因为土星及其与卫星的相互作用。

“这就是整个故事的独特之处：你需要泰坦，你需要恩克拉多斯，你需要磁层，”西特勒告诉太空网。

此外，富勒烯烃形成了一些更复杂化合物的组成部分，Sittler说。当被高能宇宙射线辐射时，浸入这些分子中的氧气可以产生氨基酸，这是前生物化学家的基础。

富勒烯连接

在10小时29分钟时，土星的自转使其磁层中的物质以与粒子加速器中发现的速度相似的速度旋转，而不是将来自恩克拉多斯的水分子分解成其组成部分。

研究人员说，当分子被撕裂并进入纳米分子的高层大气时，它们的能量足以刺穿富勒烯的笼子。

Sittler解释道：“你需要能量反应才能使富勒烯中的分子进入。”他将这种行为比作将粒子穿过固体球。

一旦氧化剂被困在中空富勒烯球中，分子就会凝结成气溶胶，并充当化学反应的保护和坩埚。

气溶胶是一种灰尘颗粒，可以在日落时产生地球上的红光。研究人员说，它们足够大，可以随着时间的推移逐渐下降，这使它们成为氧气输送到泰坦表面的可行途径。他们补充道，如果没有泰坦富含碳氢化合物的大气中富勒烯的保护，氧气会与月球的甲烷反应产生二氧化碳或一氧化碳。