科学者たちは、土星の最大の月であるタイタンに存在する独特の化学的条件を、ここ地球上の小さなガラス シリンダーで再現しました。この実験により、月の鉱物組成のこれまで知られていなかった特徴が明らかになりました。
タイタンは、木星に属するガニメデに次いで太陽系で 180 番目に大きい衛星であり、主に窒素とメタンの混合物からなる高密度の大気を持っています。 この黄色がかったもやは約-°Cの温度を維持しています。大気の下には湖、海、液体メタンとエタンの川があり、タイタンの氷の地殻、特に極の近くを覆っています。 地球上の液体の水のように、これらの天然ガスは、蒸発して雲を形成し、月の表面に降り注ぐというサイクルに関与しています。
タイタンの密集した大気、液面、季節的な気象サイクルにより、この冷たい月は地球に少し似ています。また、地球と同様に、炭素、水素、酸素を含む有機分子が含まれています。 タイタンで発生するこの有機化学のために、科学者たちは、生命が惑星に現れる前に地球で発生した化学反応を研究するための巨大な実験室として月が役立つと信じています.
しかし、土星とその衛星を詳細に観測した探査機はカッシーニだけであり、タイタンで発見された奇妙な化学組成を地上で調査することは困難です。 そのため、科学者グループは最近、試験管でタイタンをモデル化することを決定しました。
最初に、グループは液体の水を小さなガラス シリンダーに入れ、温度をタイタニックと同様の条件に下げました。 タイタンの氷の地殻を模倣して、水が凍りました。 次に、チームはチューブにエタンを追加しました。これは、タイタンの表面の湖のように液体になりました。 最後に、窒素を加えてタイタンの大気を作り、チューブ内の温度をわずかに変更して、タイタンの表面と大気のさまざまな層の温度変動をシミュレートしました。
26 月 日の米国化学会秋季大会で発表された最新の研究では、チームはアセトニトリル (ACN) とプロピオニトリル (PCN) の つの化合物を追加しました。 カッシーニ ミッションのデータは、これらの化合物がタイタンに豊富にあることを示しています。 これまでのほとんどの研究は、 つの化合物を純粋な形で別々に研究してきましたが、チームは、タイタンの場合のように、化合物が混合された場合に何が起こるかを知りたいと考えました。 それぞれの化合物を別々に扱うのとは異なり、それらを混ぜ合わせると、構造、つまり分子がどのように組織化され、分子が結晶化するか、または固体の形になるかで、まったく異なる結果が得られます。
チームは、チタンのような条件下で、ACN と PCN がいずれかの化合物単独とはまったく異なる挙動を示すことを発見しました。 つまり、化合物が融解または結晶化する温度は、摂氏数百度のオーダーで劇的に変化します。
これらの融点と結晶化点は、タイタンのかすんだ黄色の大気に関連しています。 大気のさまざまな層は、月面からの高度に応じて温度が異なるため、ヘイズ内の化学物質がどのように振る舞うかを理解するには、これらの温度変動を考慮する必要があることを新しい研究は示唆しています。
さらに、科学者たちは、ACN と PCN が結晶化するとき、それらが単独であるか、別の化合物の存在下にあるかによって、異なる結晶構造を採用することを発見しました。 結晶は、化合物の個々の分子が結合して高度に組織化された構造になったときに形成されます。 この構造の構成要素である分子は同じままですが、温度などの要因に応じて、わずかに異なる構成で結合することがあります。
結晶構造のこれらの変化は、として知られています 多形、そしてACNとPCNが単独で存在する場合、それらは高温でつの多形を採用し、低温で別の多形を採用します。 しかし、科学者たちは、混合物がある場合、高温と低温の安定性が何らかの意味で変化する可能性があることに気付きました。 化合物がいつ、どのように安定した構造に到達するかについてのこれらの詳細は、タイタンで発見できる鉱物の理解を本当に変える可能性があります.
2026 年に打ち上げられ、2034 年に土星に到着する予定の NASA のドラゴンフライ ミッションは、その場でのタイタンの鉱物組成に関するより多くの情報を提供する可能性があります。
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