토성 시스템의 가장 큰 위성 인 타이탄은 유기 에어로졸으로 구성된 두꺼운 주황색 안개 층으로 완전히 덮여있는 것으로 유명합니다. 이 유기 입자는 태양 자외선과 토성의 고 에너지 입자에 의해 구동되는 타이탄의 메탄이 풍부한 환원 대기에서 다양한 종류의 반응을 통해 생성됩니다.
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광합성 유기체로 인한 산소 수준이 상승하기 전에 고대 지구가 25 억 년 전부터, 지구는 오늘날의 타이탄과 유사한 메탄이 풍부한 감소 대기를 가졌을 수 있습니다. 고대 지구는 생명을위한 전구체 재료를 공급할 수있는 오렌지 안개 층으로 덮여 있었을 것입니다. 또한 유기농 위험은 태양 광을 흡수하고 산란 할 수 있기 때문에 전 세계 기후를 제어하는 데 중요한 역할을합니다. 따라서 유기 에어로졸의 형성 과정을 연구하면 생명의 기원뿐만 아니라 대기 시스템의 행동에 대한 지식을 제공 할 수 있습니다.
1997 년부터 2017 년까지 운영 된 NASA와 ESA의 Cassini-Huygens Mission은 타이탄의 대기에서 유기농 에어로졸의 많은 생산 과정을 공개했지만 여전히 답변해야 할 많은 질문이 여전히 남아 있습니다. 특히, 우리는 에어로졸 입자가 어떻게 타이탄의 중간 대기 (700 - 150km 고도에 해당)를 통해 응고하고 자라는 방법을 모른다. 타이탄의 상부 대기 (약 1000km 이상)와는 달리, 큰 탄화수소 분자는 극한의 자외선 (EUV)과 고 에너지 입자에 의해 구동되는 수많은 이온 반응에 의해 생성되는 큰 탄화수소 분자가 생성되며, 원거리 자외선 (FUV)은 상대적으로 더 긴 파장 (120-300 nm)을 가지며 중상 대기에 에너지 공급원입니다.
.초기 지구에서 FUV가 유기 에어로졸의 생산을 주도하는 주요 원천이기 때문에 초기 지구를 고려할 때 특히 중요합니다. 그러나 이전 연구는 EUV 및 고 에너지 입자 만 사용했습니다. 따라서, FUV를 사용하여 중간 대기의 물리적 및 화학적 과정을 시뮬레이션하는 것이 고대 지구의 기후를 이해할 때 더 중요합니다. 또한, 표면 반응은 중간 대기에서 발생할 것으로 예상되며, 이전에는 많은 관심을받지 못했습니다.
Chiba Institute of Technology의 Peng Hong이 이끄는 연구 그룹은 FUV를 메탄 -CO <서브> 2 로 방사하여 실험실에서 태양 광 스펙트럼과 유사한 FUV 조명을 조사 할 수있는 H2/HE 램프를 개발했습니다. 가스 혼합물. 그들은 유기 에어로졸의 생산 속도를 측정하고 고체 및 가스의 화학적 조성을 분석했습니다. 그들은 에어로졸의 성장률이 Co 2 에 대해 크게 감소했다는 것을 발견했다 -RIH 조건, 초기 지구와 유사하게 생성 된 유기 에어로졸은 주로 EUV 및 고 에너지 입자를 사용한 이전 실험과는 달리 지방족 탄소로 구성되어 있으며, 이전에 단량체의 생산을위한 우세한 반응으로 가정 된 기체 중합 반응이 가스로부터 고체 입자를 만들기에 효율적이지 않을 수 있음을 시사한다.
이를 확인하기 위해, 그들은 챔버 내부의 화학 반응을 시뮬레이션하기위한 수치 모델을 개발하고 ch 3 를 발견했습니다. 또한, 고체 표면에서 발생하는 일종의 이종 반응은 기체상에서 탄화수소의 중합 반응보다 더 효율적이다.
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이 결과는 타이탄의 중간 대기에서 이종 반응이 초기 지구에서 에어로졸 입자와 유기 에어로졸 층의 성장을위한 주요 과정이 될 것이라는 것을 시사한다. Pluto (최근 New Horizons Mission에서 탐구) 및 외계 행성을 포함하여 메탄이 풍부한 환원 대기를 갖는 행성이 우주에서 매우 흔하기 때문에이 연구에서 얻은 지식은 해당 행성에 적용 할 수 있습니다.
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이러한 발견은 원거리 자외선에 의해 유도 된 이종 유기 화학에 대한 실험적 연구라는 제목의 기사에 설명되어있다. Titan과 초기 지구의 대기에 최근 Icarus Journal에 출판되었습니다. 이 작품은 Chiba Technology Institute of Technology와 도쿄 대학교에서 Peng Hong과 도쿄 대학의 Yasuhito Sekine, Tsutoni Sasamori 및 Seiji Sugita가 수행했습니다.
