土衛六表面的「乾涸硬皮」原來是這樣來的

材料牛註：土星最大的衛星——土衛六，它表面的乾涸硬皮是如何形成的？土衛六上的水循環是如何運行的？科學家們最近發現的新材料帶你揭開它神秘的面紗。

來自澳大利亞核科學技術組織的研究員，使用澳大利亞同步加速器，模擬出土衛六的地表環境，然後，在這種環境下測定出了一種新材料的原子結構。它的原子按晶體結構排列，這就暗示著這種材料可能形成於這個龐大衛星上的「湖泊」蒸發之時，類似於地球上的海水蒸發後留下的「皮」。

在地球上，湖泊蒸發留下的是含鹽和水合物的材料。而土衛六上的水文循環是由甲烷和乙烷構成的，不像地球一樣由水構成。所以，這種含鹽和水合物的材料在土衛六上是不存在的。

那麼，土衛六上這種新材料的成分是什麼呢？美國宇航局噴氣推進實驗室的小夥伴使用光譜分析首次發現：它是由苯和乙烷在土衛六的表面溫度——90K(即-179.2°C)條件下通過共晶反應而得。

最近，Helen Maynard-Casely 等人同樣在模擬的土衛六表面的低溫實驗條件下，使用粉末衍射儀，使x光作用於新材料中的電子，測定出這種材料的晶格結構是一種基於純苯的結構。

Maynard-Casely說：「這種類似於純苯的結合鍵在其它行星材料中尚未發現，其結合強度甚至比得上常溫下氫鍵 (如冰中部分氫與氧之間的鍵)的鍵強。」進一步的研究表明，在這種材料的分子結構中，苯分子對稱分布在乙烷周圍，形成一個由乙烷填充其中的通道。

早期的研究顯示：土衛六厚厚的大氣層、雲、湖泊和海洋都是由甲烷和乙烷的混合物組成的，山和沙丘由顆粒狀的碳氫化合物組成。所以，當土衛六上的湖泊乾涸後是有可能形成這種新材料的(卡西尼宇宙飛船已經見過不少這樣的干湖)。 土衛六「湖泊」中的液體是甲烷和乙烷的混合物，甲烷蒸發，就會把乙烷留在上文所述的管道狀結構中。

與地球相比，儘管存在化學成分的顯著不同，我們還是可以看到地球與土衛六之間很多相似的特徵——其中一個共性就是土衛六上有類似於地球的乾涸的湖床。

Maynard-Casely 說：「土衛六上雲、湖泊的蒸發材料以及形成「乾涸硬皮」之前的中間產物至今仍是未解之謎，目前我們面臨的主要挑戰就是要充分研究土衛六的表面材料，這樣才能方便解釋它的表面形貌。」

曾經，水文循環被認為是地球所獨有的。但最近發現在冥王星等其它行星上同樣有水文循環的存在。不過，在表面溫度很低的土衛六上，這些過程的發生需要更長的一段時間。

隨著科學家們對土星研究的進一步進展， 我們對土衛六表面材料的了解會越來越多，相信很快我們就可以解釋土衛六奇怪的表面形貌了!

本文由材料人網編輯部楊洪期提供素材，echo編譯

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