土星最大的衛星泰坦上的化學規則可能必須被改寫，這要歸功於一項新發現，該發現表明氰化氫的冷凍晶體如何與液態碳氫化合物混合，形成一種以前認為不可能的組合。
NASA 的實驗 噴氣推進實驗室 南加州噴氣推進實驗室（JPL）以及瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員進行的計算機模擬顯示，液態乙烷和甲烷分子如何充滿海洋和湖泊 鈦它可以與氰化氫晶體混合，氰化氫晶體在月球-179攝氏度的低溫下被凍結。
氰化氫被稱為極性分子，其一側帶正電荷，另一側帶負電荷。這意味著它更喜歡與其他極性分子結合，並吸引相反的電荷。
另一方面，甲烷和乙烷都是碳氫化合物（即它們由氫和碳原子組成），是非極性分子，這意味著它們的電荷是對稱的，其分子結構的每一側都有正電荷和負電荷。
通常，極性和非極性物質不會混合。它有點像與水分離的油。
泰坦大氣中的氰化氫是通過與來自泰坦的紫外線發生反應而形成的。 太陽它分解碳氫化合物並將其重組為其他分子。鑑於非極性碳氫化合物在土衛六的大氣和表面中很常見，噴氣推進實驗室的科學家們想知道氰化氫在產生後會發生什麼。然而，他們在-292華氏度（-180攝氏度）的溫度下將氰化氫與甲烷和乙烷混合的實驗室實驗產生了一些他們無法理解的令人驚訝的結果。因此，他們聯繫了化學家馬丁·拉姆（Martin Rahm）和他在查爾姆斯理工大學的團隊來尋找答案，他們之前擁有低溫下氰化氫的專業知識。
拉姆在一份報告中說：“這促成了查爾默斯大學和美國宇航局之間令人興奮的理論和實驗合作。” 陳述。 “我們問自己的問題有點瘋狂：這些測量結果可以用甲烷或乙烷與氰化氫混合的晶體結構來解釋嗎？這違反了化學規則，‘相似相溶’，這基本上意味著不可能將這些極性和非極性物質結合起來。”
拉姆的計算機模擬顯示，甲烷和乙烷可以穿透冷凍氰化氫的晶格，形成一種新的穩定結構，稱為“共晶”。
“這可能在非常低的溫度下發生，就像土衛六上的溫度一樣，”拉姆說。 “我們的計算不僅預測出意想不到的混合物在土衛六條件下是穩定的，而且光譜也與美國宇航局的測量結果非常匹配。”
泰坦是唯一的衛星 太陽系 擁有濃厚的大氣層，其碳氫化合物化學性質類似於科學家認為存在的益生元湯 地球 在生命開始之前。儘管土衛六上的寒冷溫度似乎排除了可能產生我們所知的生命的化學反應， 天體生物學的 值作為起點，代表早期地球上的分子庫存可能是什麼樣子。儘管氰化氫現在對生命具有毒性，但它是氨基酸的組成部分之一，氨基酸用於構建蛋白質以及 RNA 和 DNA 中的核鹼基。
“在許多地方都發現了氰化氫 宇宙例如，在大塵埃雲中、在行星大氣中和在 彗星“我們的研究結果可能有助於我們了解太空中其他寒冷環境中發生的情況。我們也許能夠查明其他非極性分子是否也可以進入氰化氫晶體，如果是這樣，這對生命出現之前的化學可能意味著什麼。”
不管怎樣，研究結果表明泰坦的大氣層、冰沙的冰凍表面和土衛六之間的相互作用更加密切。 湖泊和海洋 甲烷和乙烷的含量超出了任何人的預期。當 2034 年抵達土衛六時，NASA 的新火星車被召喚 蜻蜓它將在表面停留並採集材料樣本，包括氰化氫冰，在那裡它將能夠驗證新結果並尋找更複雜和意想不到的化學物質。
研究結果發表在七月份的雜誌上 美國國家科學院院刊。
