在地球之外，普遍的科学共识是寻找外星生命证据的最佳地点是。 然而，它绝不是唯一的地方。
除了许多被指定为“潜在宜居”的太阳系外行星之外，我们的太阳系中还有许多其他候选行星。
其中包括许多冰冷的卫星，这些卫星被认为拥有可以孕育生命的内部海洋。
其中有,最大的卫星，其大气层和表面之间发生各种有机化学反应。 一段时间以来，科学家们怀疑对泰坦大气层的研究可能会为地球生命进化的早期阶段提供重要线索。
谢谢科技巨头 IBM 领导的新研究一组研究人员成功在实验室中重现了土卫六上的大气条件。
他们的研究在一篇题为“在原子尺度上对泰坦的有机雾霾进行成像，”最近出现在2月12日的《天体物理学杂志通讯。
该研究小组由 Fabian Schulz 博士和 Julien Maillard 博士领导，包括来自IBM 苏黎世研究院， 这巴黎萨克雷大学， 这鲁昂圣艾尼昂山大学， 和马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所。
土星卫星土卫六上湖泊的艺术概念图。 （美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室）
我们今天对泰坦的了解大部分归功于卡西尼号飞船，它于2004年至2017年绕土星运行，并通过潜入土星大气层完成了使命。
在此期间，卡西尼号对土卫六的大气层进行了多次直接测量，揭示了令人惊讶的类似地球的环境。 基本上，土卫六是太阳系中唯一一个拥有浓密氮大气层并发生有机过程的天体。
特别有趣的是，科学家认为，大约28亿年前，地球的大气层可能是相似的。 这与中太古代在此时期，光合作用蓝细菌创造了第一个珊瑚礁系统，并慢慢地将地球大气中的二氧化碳转化为氧气（最终导致目前的氮和氧平衡）。
虽然泰坦表面被认为蕴藏着一些线索，可以提高我们对太阳系生命如何出现的理解，但清楚地观察该表面一直是一个问题。
其原因与土卫六的大气层有关，大气层中弥漫着浓密的光化学雾霾，会散射光线。 作为利奥·格罗斯和娜塔莉·卡拉斯科（该研究的共同作者）在最近发布的一篇文章中解释道IBM 研究博客:
“泰坦的雾霾由纳米颗粒组成，这些纳米颗粒由各种含有碳、氢和氮的大型复杂有机分子组成。当（紫外线和宇宙）辐射撞击甲烷、氮气和其他气体的混合物时，这些分子会在一系列化学反应中形成。在像泰坦那样的大气中。”
因此，科学家们对泰坦大气的驱动过程仍有很多了解，其中包括构成雾霾的大分子的确切化学结构。
几十年来，天体化学家一直在实验室中使用类似的有机分子进行实验，这种有机分子被称为托林（tholins）——这个术语源自希腊语，意为“泥泞”（或“朦胧”）。
索林是指暴露于太阳紫外线或宇宙射线时形成的多种有机含碳化合物。
这些分子在外太阳系中很常见，通常存在于冰冷的天体中，其中表面层含有暴露于辐射的甲烷冰。 它们的存在通过具有红润外观的表面或类似具有棕褐色污渍的表面来表明。
为了研究的目的，舒尔茨和美拉德领导的团队进行了一项实验，他们在实验室环境中观察了不同形成阶段的托林。 格罗斯和卡拉斯科解释了:
“我们用甲烷和氮气的混合物淹没不锈钢容器，然后通过放电引发化学反应，从而模拟泰坦大气中的条件。然后，我们在苏黎世的实验室分析了构成泰坦托林的 100 多种分子，获得了使用我们自制的低温原子力显微镜拍摄了大约十几个这样的原子分辨率图像。”
美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船正在观察土星最大卫星的夜间面。 （美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室/空间科学研究所）
通过解析不同大小的分子，研究小组得以了解这些雾霾分子生长的不同阶段，以及它们的化学组成。
本质上，他们观察到了土卫六大气中的一个关键成分，因为它形成并积累起来，形成了土卫六著名的朦胧效应。说 康纳·尼克松美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究员（与该研究无关）：
“本文展示了使用原子尺度显微镜研究复杂的多环有机分子结构的突破性新工作。使用质谱等技术对实验室生成的化合物进行典型分析，揭示了各种化合物的相对比例元素，但不是化学键和结构。
“我们在这里第一次看到合成化合物的分子结构，类似于那些被认为导致土卫六大气层橙色雾霾的化合物。该应用现在为天体生物学材料的样品分析提供了一个令人兴奋的新工具，包括陨石和从行星体返回的样品”。
更重要的是，他们的结果还可能揭示土卫六神秘的基于甲烷的水文循环。 在地球上，这个循环包括水在气态（水蒸气）和液态（雨水和地表水）之间的转变。
在土卫六上，甲烷也发生同样的循环，甲烷从大气中的甲烷气体转变而来，并以甲烷雨的形式落下，形成土卫六著名的碳氢化合物湖。
在这种情况下，研究小组的结果可以揭示化学雾霾在土卫六甲烷循环中所扮演的角色，包括这些纳米颗粒是否可以漂浮在其甲烷湖上。
此外，这些发现还可以揭示数十亿年前类似的大气气溶胶是否有助于地球上生命的出现。
“我们现在成像的分子结构已知是紫外线的良好吸收剂，”描述格罗斯和卡拉斯科。 “这反过来意味着，雾霾可能充当了保护早期地球表面 DNA 分子免受破坏性辐射的屏障。”
重现泰坦雾霾粒子的 PAMPRE 装置。 （纳塔莉·卡拉斯科/Flickr/CC BY-ND 2.0）
如果这个理论是正确的，该团队的发现不仅可以帮助科学家了解地球上生命出现的条件，而且还可以指出土卫六上可能存在生命。
科学家们在 20 世纪 80 年代初首次意识到这颗卫星的神秘性质，当时航行者一号和航行者二号太空探测器都飞过土星系统。 从那时起，科学家们就开始拼凑起来。
到 2030 年代，NASA 计划发射一架名为“蜻蜓前往土卫六探索其表面和大气并寻找可能的生命迹象。
与往常一样，同时进行的理论工作和实验室实验将使科学家们能够缩小焦点，并增加任务（一旦到达）找到它想要的东西的可能性。
