根據西南研究所和卡內基科學研究所的最新研究，在水存在下複雜有機物的加熱可能是泰坦大氣中豐富的氮氣和甲烷氣體的重要來源。
泰坦大氣中豐富的氮氣和甲烷氣體是月球的顯著特徵，可能有助於限制其起源和演化。圖片來源：SwRI。
土星衛星泰坦的大氣層大約由 95% 的氮氣和 5% 的甲烷組成，自 1944 年被發現以來，它的起源、年齡和演化一直困擾著科學家。
“雖然土衛六的直徑只有地球的 40%，但即使重力較低，土衛六的大氣層密度卻是地球的 1.5 倍，”西南研究所研究員凱利·米勒博士說。
“在泰坦表面行走感覺有點像水肺潛水。”
“甲烷的存在對於土衛六大氣層的存在至關重要。”
“甲烷通過陽光引起的反應被去除，並會在大約 3000 萬年後消失，之後大氣會凍結在地表上。”
“科學家認為，必須有內部來源來補充甲烷，否則大氣的地質壽命就會很短。”
在早期的研究中，米勒博士和同事提出了一個理論模型，說明多年來大氣如何發展和補充。
他們推測，大量高度複雜的有機物質在土衛六的岩石內部被加熱，釋放出氮氣以及甲烷等碳氣體。
然後氣體滲出到月球表面，在月球周圍形成濃厚的大氣層。
該團隊的新實驗證實了這一理論，該實驗將有機材料在高達 10 千巴的壓力下加熱至 250 至 500 攝氏度，以模擬土衛六的內部條件。
這些實驗產生了足夠數量的二氧化碳和甲烷等碳氣體，以幫助供應土衛六的大氣層。
它們主要基於美國宇航局卡西尼-惠更斯號航天器任務的數據，該任務於 1997 年發射，並於 2004 年至 2017 年探索土星系統。
研究人員說：“我們的結果表明，甲烷和二氧化碳都形成了，兩者之間的比例取決於多種因素，特別是溫度，以及較小程度的水的介電常數和起始材料中的羰基豐度。”
“如果溫度高於 250 攝氏度，就會產生足夠的甲烷來供應土衛六的大氣層。”
“氮主要以氨的形式揮發，其含量足以提供土衛六大氣中至少 50% 的氮。”
“揮發物質相對於起始有機物的同位素特徵與當前對吸積複雜有機物和土衛六演化大氣性質的限制一致。”
團隊的發現出現在日記中地球化學與宇宙化學學報。
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克·米勒等人。 2025. 在土衛六內部條件下對複雜有機物進行實驗加熱，支持對大氣中氮的貢獻2和CH4。地球化學與宇宙化學學報390：38-56； DOI：10.1016/j.gca.2024.12.026
