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天文学家在泰坦的平流层中检测二氰乙炔冰

2019-08-09     来源:太原市人民政府         内容标签:天文学家,在,泰坦,的,平流层,中,检测,二氰,

导读:新的研究考察了泰坦平流层中二氰基乙炔云的出现。看似空气稀薄的冰云令人费解的外观促使美国宇航局科学家们提出了一个比以前想象的不同的过程—可能类似于在地球上

新的研究考察了泰坦平流层中二氰基乙炔云的出现。

看似空气稀薄的冰云令人费解的外观促使美国宇航局科学家们提出了一个比以前想象的不同的过程—可能类似于在地球上看到的极点—可能是在土星的卫星土卫六上形成云。

云位于土卫六的平流层,由碳和氮的化合物制成,称为二氰基乙炔(C4N2),是化学鸡尾酒中的一种成分。巨大的月亮朦胧的棕橙色气氛。

几十年前,美国宇航局的旅行者1号航天器上的红外仪器发现了一个像泰坦那样的冰云。从那以后,科学家一直困惑的是:他们检测到云浓缩所需的二氰乙炔气体不到1%。

最近美国宇航局的卡西尼号任务得出了类似的结果。使用卡西尼的复合红外光谱仪—或CIRS,可以识别大气酿造中各种化学物质的光谱指纹-—研究人员发现了一种由同样冷冻化学物质制成的大型高空云。然而,就像旅行者发现的那样,当涉及到这种化学物质的蒸气形式时,CIRS报告称泰坦的平流层像沙漠一样干燥。

“这种冰云的出现违背了我们所有的一切了解云在泰坦上的形成方式,“美国宇航局在马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的CIRS联合调查员凯莉安德森说。该研究的主要作者。

NASA&rsquo的科学家;卡西尼号的使命认为泰坦平流层中的二氰基乙炔(C4N2)云的出现可以通过在冰粒内发生的“固态”化学来解释。颗粒具有涂覆有氰化氢(HCN)冰外层​​的氰基乙炔(HC3N)冰内层。(左)当光子穿透外壳时,它可以与HC3N相互作用,产生C3N和H.(中心)C3N然后与HCN反应产生(右)C4N2和H.另一个反应也产生C4N2冰和H也是可能的,但不太可能。致谢:NASA的戈达德太空飞行中心

形成云的典型过程涉及凝结。在地球上,我们熟悉水的蒸发和冷凝循环。在土卫六的对流层中也发生了同样的循环-—泰坦大气层的天气形成层-—但用甲烷代替水。

在平流层发生不同的凝结过程—对流层上空的区域—在土卫六的北极和冬季两极。在这种情况下,随着全球循环模式迫使暖气向下到达极点,云层会凝结。然后气体在通过极地平流层较冷和较冷的层沉降时凝结。

无论哪种方式,当气温和压力有利于蒸汽凝结成冰时,形成云。蒸汽和冰达到平衡点-—平衡—这取决于空气温度和压力。由于这种平衡,科学家们可以计算冰存在的蒸汽量。

“对于凝结的云,这种平衡是强制性的,就像万有引力定律一样,”罗伯特萨缪尔森说,他是一名退休科学家。戈达德和该论文的合着者。

但数字并不是为了计算由二氰基乙炔制成的云。科学家们确定他们需要至少100倍的蒸汽才能形成冰云,而卡西尼号的CIRS观测到云顶。

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