新研究发现使泰坦湖喷出氮气泡的混合物

新的研究解释了土星最大的卫星土卫六上冰冷的碳氢化合物湖中气泡如何喷发，从而可能产生强度足以在月球上形成地质特征的泡沫。

土卫六上覆盖着由甲烷和乙烷组成的碳氢化合物湖。科学家们注意到这些湖泊中的亮点，这些亮点出现在美国宇航局卡西尼号航天器的某些照片中，而在其他照片中却消失了。他们后来对这些“魔术岛”进行了理论分析，认为它们可能是氮气泡的爆发。

在AGU的《地球物理研究快报》上发表的这项新研究中，研究人员在加压室内模拟了泰坦的湖泊。他们发现甲烷，乙烷和氮气的正确组合对于气泡的形成至关重要。

研究人员发现，在类似于泰坦上最严酷的条件下，乙烷必须流入甲烷池中才能产生剧烈的气泡。这项新的研究表明，这些泡沫爆发可能足够强大，足以在月球上的液体中形成三角洲。

现在，解释泰坦湖中气泡的形成方式使科学家们可以开始研究有关液体在月球上的行为的基本问题。在我们太阳系中的所有物体中，几乎没有一个比土卫六更像地球，并且它是科学家认为可能具有外星生命所需条件的少数地方之一。

结果还暗示，如果航天器放热并可能引发气泡爆炸，那么在泰坦湖中可能会遇到探索性潜水艇的情况。

阿肯色大学费耶特维尔大学的行星科学家，新研究的主要作者肯德拉·法恩斯沃思说：“对泰坦的了解越多，我们就越不能忽略湖泊。”“而且我们发现了诸如气泡之类的有趣事物。也许暴力程度比我们预期的要强一些，但观看时绝对很有趣。”

冒泡

土卫六是我们太阳系中唯一具有大气层的月亮。它的空气主要由氮(也构成地球大气的一种元素)和碳氢化合物组成，碳氢化合物形成了一层厚而朦胧的层，遮盖了其表面的许多特征。

土卫六的云以甲烷和乙烷的形式散发出碳氢化合物雨。在地球上，甲烷是用于加热，烹饪和发电的气体，而乙烷是聚乙烯塑料的前体。

但是，土卫六上的温度足够冷，以至于这些化合物变成液体。在那里，碳氢化合物在大气中循环，就像地球上的水一样。液化甲烷和乙烷湖洒满了土卫六的表面，使其成为我们太阳系中除地球之外唯一能够容纳稳定流体的物体。

先前的工作发现，泰坦大气中的氮气很容易溶解到甲烷含量高的冷池中，就像二氧化碳溶解成苏打水一样。加热后，液体以气泡形式释放氮气。

但是这些早期的实验并未完全模仿泰坦的自然环境。他们也没有解释什么条件会使湖泊起泡沫，尽管研究人员怀疑这是在暴雨或河流流入湖泊时发生的。

法恩斯沃思说：“泰坦的湖泊有非常有趣的动态。”“它们不仅仅是静态的液体。”

土卫六，但在地球上

为了确定乙烷，甲烷和氮气如何在土卫六上破裂成气泡，Farnsworth和她的同事们在一个六英尺高的加压舱中进行了模拟月球状况的实验。在内部，他们将大气压力设置为1.5巴，这是地球在海平面上的压力的1.5倍，温度范围从轻快的83开氏度(-190摄氏度或-310华氏度)到温和的94开氏度(-179摄氏或-290华氏度)。

研究人员允许一种液体流入包含另一种液体的样品盘中。然后，研究人员冷却了反应室内部，直到其温度高于或低于开氏度86度(-187摄氏度或-305华氏度)以使氮气溶解。在一组实验中，乙烷流入甲烷池中。在另一种情况下，甲烷流入乙烷。然后，团队逐渐加热了房间并等待气泡爆发。

有两种情况导致泡沫。在开氏温度低于86度的情况下，无论将什么顺序的乙烷倒入培养皿中，乙烷都会在富含氮的甲烷上分层。随着温度升高，下面的甲烷开始发泡，当各层溶解时，气泡到达表面。

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