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土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体

简介：卡西尼号以及惠更斯号提供的数据研究显示 ， 土卫六泰坦的湖岸上存在奇异的晶体物质 。 研究人员用低温恒温器模拟了泰坦上极端寒冷的环境 ， 随后发现乙炔-丁烷共晶 。 且他们推测这些晶体可能在湖泊周围形成一个环 。
对人类来说 ， 土卫六泰坦是充满神秘色彩的所在 。 它是一个苦寒之地 ， 汇聚的液态碳氢化合物构成海洋 。 它的结构由多层水组成 ， 遍布着不同种类的冰 ， 地心的主要成分是含水的硅酸盐 。 它的表层也许存在着冰原 。 对于这颗土星的最大卫星来说 ， 更令人感到不可思议的 ， 是其湖岸边存在的奇异晶体 。
土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体
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除发射航空器之外 ， 认识泰坦的最好的方式是在实验室中模拟它的环境 。 得益于卡西尼号和惠更斯号 ， 如今的科学家们对泰坦的认识达到了前无古人的水平 。卡西尼-惠更斯号任务获取了宝贵的数据 ， 以此为主要基础 ， 实验室内的模拟装置即将揭示在泰坦上正在发生的奇异事件 。
土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体
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最新的研究表明 ， 泰坦上存在由乙炔（C2H2）和丁烷（C4H10）构成的晶体 ， 而且 ， 这些晶体很可能在泰坦的湖岸边形成 。 以卡西尼号获取的信息和图片为基础 ， 此前的研究在泰坦干燥的赤道地区发现了遗留在湖岸边的某种已经挥发的物质 。 如今 ， 科学家们再现了泰坦的环境和化学构成 ， 并且发现 ， 这种奇异的晶体结构在其中形成 。 他们确信 ， 这就是卡西尼号在泰坦的湖滨发现的物质 。
土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体
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【土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体】经过着色和拼接 ， 这副来自NASA卡西尼号任务的图片展示了迄今为止关于泰坦北部湖泊及海洋最完整的图像 。 泰坦是太阳系中除地球之外唯一一个表层存在稳定液体的星球 。 其湖泊和海洋内的液体大部分是甲烷和乙烷 。
图片来源: NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS
该研究名为：“乙炔丁烷共晶：在泰坦上可能大量存在的分子矿物 ”。 6月24日 ， 2019天体生物学科学大会在美国华盛顿州西雅图市召开 。 在这场大会上 ， 来自美国加州理工学院喷气推进实验室的摩根索（Morgan Cable）展示了这项研究成果 。
土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体
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研究人员使用低温恒温器模拟泰坦上低达零下179.2℃（94开尔文 ， ？290.5华氏）的极端低温环境 。 他们向低温恒温器中注入液态氮 ， 以此来降低温度 。 由于泰坦的大气层主要由氮气构成 ， 为了使液态氮升华成为气体 ， 他们对其轻度加温 。 接下来他们加入在泰坦上大量存在的两种物质——甲烷和乙烷 ， 同时也加入碳 ， 这种碳中含有现存于泰坦之上的分子 。
紧接着 ， 研究人员仔细观察这些由碳氢化合物组成的混合物 。
首先形成的是苯（C6H6）结晶 。 众所周知 ， 苯是供内燃机使用的汽油的成分之一 。 它是一种由碳原子构成的雪花状六边形分子 。 但是这种苯有些许不同 。
土卫六|土卫六的湖岸边或存在奇异晶体
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苯的几何结构 。
图片来源: By Haltopub – Own work, d’après Benzen.svg, Public Domain

经过某种不可思议的变化 ， 泰坦上的苯分子对自身结构进行再造 ， 使得乙烷分子被包含在内 ， 从而创造出一种共晶 。
接下来研究人员发现了乙炔和丁烷共晶 。 摩根索是展示该研究成功的研究人员 ， 根据他的观点 ， 考虑到泰坦的环境和成分 ， 乙炔和丁烷共晶很可能比苯共晶要普遍得多 。
综合考虑所有信息 ， 研究人员认为 ， 这些不同寻常的晶体也许会在湖边形成圆环 ， 就像在地球水体的岸边形成的盐环一样 。 当湖中的液态碳氢化合物蒸发之后（泰坦拥有一套类似于地球水循环系统的碳氢循环系统） ， 分子矿物析出 ， 形成环状物体 。
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这副关于土星的最大卫星——泰坦的图像是卡西尼号撞向其大气层前发回地球的最后的几张图片之一 。 这圈浓密而朦胧的大气层给研究土卫六造成了巨大困难 。
图片来源: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

由于泰坦浓密而朦胧的大气层 ， 试图证实在其表层发生的任何事都将面临重重困难 。 因此 ， 对于这些晶体形成过程与存在事实的确认 ， 将有赖于其他航空器对泰坦水滨的考察 。


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