การให้ความร้อนของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนในที่ที่มีน้ำอาจเป็นแหล่งสำคัญของไนโตรเจนในบรรยากาศและก๊าซมีเธนที่อุดมสมบูรณ์ของไททันตามการวิจัยใหม่จากสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้และสถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกี้
ไนโตรเจนในบรรยากาศและก๊าซมีเธนที่อุดมสมบูรณ์ของไททันเป็นลักษณะเด่นของดวงจันทร์ที่อาจช่วย จำกัด ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของมัน เครดิตภาพ: Swri
ต้นกำเนิดอายุและวิวัฒนาการของบรรยากาศของดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ซึ่งเป็นไนโตรเจนประมาณ 95% และมีเธน 5% ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยตั้งแต่ถูกค้นพบในปี 2487
“ ในขณะที่เพียง 40% เส้นผ่านศูนย์กลางของโลก Titan มีบรรยากาศ 1.5 เท่าของโลกที่หนาแน่นถึงแม้จะมีแรงโน้มถ่วงต่ำกว่า” ดร. เคลลี่มิลเลอร์นักวิจัยจากสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้กล่าว
“ การเดินบนพื้นผิวของไททันจะรู้สึกเหมือนดำน้ำลึก”
“ การปรากฏตัวของมีเธนมีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของบรรยากาศของไททัน”
“ มีเธนถูกกำจัดออกไปจากปฏิกิริยาที่เกิดจากแสงแดดและจะหายไปในประมาณ 30 ล้านปีหลังจากนั้นบรรยากาศจะแข็งตัวลงบนพื้นผิว”
“ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าแหล่งข้อมูลภายในจะต้องเติมมีเธนมิฉะนั้นบรรยากาศมีชีวิตที่สั้นทางธรณีวิทยา”
ในการศึกษาก่อนหน้านี้ดร. มิลเลอร์และเพื่อนร่วมงานเสนอแบบจำลองทางทฤษฎีว่าบรรยากาศอาจพัฒนาอย่างไรและได้รับการเติมเต็มในช่วงหลายปีที่ผ่านมา
พวกเขาตั้งทฤษฎีว่าวัสดุอินทรีย์ที่มีความซับซ้อนสูงจำนวนมากถูกทำให้ร้อนขึ้นในการตกแต่งภายในของหินของไททันปล่อยไนโตรเจนและก๊าซคาร์บอนเช่นมีเธน
จากนั้นก๊าซจะไหลออกมาที่พื้นผิวซึ่งเป็นบรรยากาศที่หนารอบดวงจันทร์
ทฤษฎีนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองใหม่ของทีมที่วัสดุอินทรีย์ที่ร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิ 250 ถึง 500 เซลเซียสที่แรงกดดันสูงสุด 10 กิโลกรัมเพื่อจำลองสภาพภายในของไททัน
การทดลองผลิตก๊าซคาร์บอนเช่นคาร์บอนไดออกไซด์และมีเธนในปริมาณที่เพียงพอเพื่อช่วยจัดหาอ่างเก็บน้ำบรรยากาศของไททัน
พวกเขาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับข้อมูลจากภารกิจยานอวกาศ Cassini-Huygens ของ NASA ซึ่งเปิดตัวในปี 1997 และสำรวจระบบดาวเสาร์ตั้งแต่ปี 2547 ถึง 2560
“ ผลลัพธ์ของเราบ่งชี้ว่ามีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นโดยมีอัตราส่วนระหว่างทั้งสองขึ้นอยู่กับปัจจัยจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิและในระดับที่น้อยกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำและคาร์บอนิลในวัสดุเริ่มต้น” นักวิจัย พูดว่า.
“ มีเธนเพียงพอที่จะเกิดขึ้นกับแหล่งอ่างเก็บน้ำบรรยากาศของไททันหากอุณหภูมิสูงกว่า 250 องศาเซลเซียส”
“ ไนโตรเจนมีการระเหยโดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแอมโมเนียในความอุดมสมบูรณ์เพียงพอที่จะจัดหาอย่างน้อย 50 % ของไนโตรเจนในบรรยากาศของไททัน”
“ ลักษณะของไอโซโทปของวัสดุระเหยที่สัมพันธ์กับสารอินทรีย์เริ่มต้นนั้นสอดคล้องกับข้อ จำกัด ในปัจจุบันสำหรับธรรมชาติของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นและบรรยากาศที่พัฒนาขึ้นของไททัน”
ทีมผลการวิจัยปรากฏในวารสารGeochimica และ Cosmochemistry Acta-
-
Ke Milleret al- 2025. การทดลองความร้อนของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนในสภาพภายในของไททันสนับสนุนการมีส่วนร่วมในบรรยากาศ N2และ ch4-Geochimica และ Cosmochemistry Acta390: 38-56; ดอย: 10.1016/j.gca.2024.12.026
