使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的行星科學(xué)家揭示了土星最大衛(wèi)星土衛(wèi)六大氣的秘密。研究小組在土衛(wèi)六大氣層中發(fā)現(xiàn)了一個化學(xué)足跡，表明來自太陽系外部的宇宙射線會影響涉及含氮有機(jī)分子形成的化學(xué)反應(yīng)。這是對此類過程的首次觀察證實(shí)，并影響了對泰坦迷人環(huán)境的理解。

土衛(wèi)六因其獨(dú)特的大氣層以及形成益生元環(huán)境的許多有機(jī)分子而吸引了很多興趣。

東京大學(xué)的科學(xué)家Takahiro Iino和他的團(tuán)隊(duì)使用ALMA揭示了泰坦大氣中的化學(xué)過程。他們在ALMA數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了乙腈(CH3CN)及其稀有的同位素異構(gòu)體CH3C15N的微弱但牢固的信號。

Iino說：“我們發(fā)現(xiàn)乙腈中14N的豐度高于其他含氮物種(如HCN和H3CN)中的豐度。”“它與最近用高能宇宙射線對化學(xué)過程進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬相匹配。”

大氣化學(xué)過程中有兩個重要角色;來自太陽的紫外線(UV)和來自太陽系外部的宇宙射線。在高層大氣，UV光選擇性破壞氮分子含有15N，因?yàn)榕c特定波長的UV光，與相互作用14N.14N被很容易地在這樣的高度吸收。因此，在該高度產(chǎn)生的含氮物質(zhì)趨向于表現(xiàn)出高15N的豐度。在另一方面，宇宙射線穿透更深和與含氮分子相互作用14N.其結(jié)果，存在的豐度分子與一個差14N和15N。研究小組發(fā)現(xiàn)，在平流層中的乙腈在14N中比以前測得的其他含氮分子更豐富。

京都產(chǎn)業(yè)大學(xué)副教授，研究團(tuán)隊(duì)成員佐川英夫說：“我們認(rèn)為銀河系宇宙射線在其他太陽系物體的大氣中起著重要作用。”“這個過程可能是普遍的，因此了解宇宙射線在土衛(wèi)六中的作用對于整個行星科學(xué)至關(guān)重要。”

泰坦是ALMA觀測中最受歡迎的天體之一。使用ALMA獲得的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除由于現(xiàn)場天氣和機(jī)械故障的變化而引起的波動。為了參考，天文臺人員經(jīng)常在科學(xué)觀察中不時將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)明亮的光源，例如泰坦。因此，大量的Titan數(shù)據(jù)存儲在ALMA科學(xué)檔案中。伊諾(Iino)和他的團(tuán)隊(duì)研究了檔案，重新分析了泰坦(Titan)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了極少量CH3C15N的細(xì)微指紋。