“试管中的土卫六”模拟实验 揭示了乙腈和丙腈低温下的特殊化学性质

（图自：NASA / JPL-Caltech）

按照计划，美国宇航局将在 2027 年的“蜻蜓”（Dragonfly）任务期间，向土卫六派去一架“大型旋翼无人机”，以期探寻到一些非同寻常的东西。

不过在发射升空后，该飞船仍需经历 7 年的时间，才会抵达距离地球近 10 亿英里的最终目的地。与此同时，许多研究人员正在努力了解那里的环境。

举个例子，南卫理公会大学的一支研究团队，就在通过一项在试管中开展的新实验，来模拟土卫六的环境状况。

在美国化学学会（ACS）秋季会议上，该校助理教授、实验首席研究员 Tomče Runčevski 在演讲中称：

土卫六存在许多与地球类似的有机分子，只是环境更加冰冷。如果我们要研究土卫六上的矿物质，就绕不开这些常见的有机分子，但要换一种视角去考量它们。

这项被称作“试管中的土卫六”（Titan-in-a-glass）的实验，就旨在做到这一点。研究人员在玻璃圆柱体中设置了泰坦的特征，例如骤降的温度和特征液体。

然后添加了存在于土卫六大气中的两种分子，分别是乙腈（acetonitrile）和丙腈（propionitrile）。结果将分子混在一起后，研究人员观察到了一些惊奇的现象：

实验期间，两种分子的结构序列发生了变化，高温与低温多晶型物（同质多形体）都变得更加稳定，且化合物的特性也略有不同。

这是非常有趣且重要的一点，毕竟到目前为止，所有针对乙腈而开展的大量研究，都假设其具有低温多晶型物。而在土卫六上，温度则要低得多。

据悉，土卫六的“冰点”低至 -290℉（-179℃）但这并不妨碍其生成“高温”多晶型物。换言之，土卫六不仅仅对其产生了温度上的化学影响。

Tomče Runčevski 补充道：在土卫六上，我们不能假设这些分子是单独存在的。此外有关乙腈和丙腈特性的新发现，或解决许多困扰我们已久的地球化学问题。

在地球条件下，这些化学物质仍是液体状态，因而无人关心其固态到底是什么样子。

得益于围绕土卫六开展的相关研究，人们终于开始直面这些基本问题，同时也让此类研究得到了振兴。

最后，研究团队希望根据 NASA 卡西尼-惠更斯（1997 – 2007）土星探测器任务期间收集的光谱数据，对其研究结果展开进一步的验证。