作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 卡西尼大结局
信用:欧洲航天局 在《科学进展》的一份新报告中，马克·埃洛维茨和一组美国物理科学、光学物理、行星科学和辐射研究的科学家
S
，U
K
，印度和台湾，首次展示了对土卫五前后半球区域远紫外反射光谱的分析——由卡西尼紫外成像光谱仪在目标飞越期间收集
在这项工作中，他们特别致力于解释结果光谱中以184纳米为中心的未识别的宽吸收特征
使用一组分子的紫外光谱的实验室测量
发现一水合肼和几个含氯分子与Rhea的光谱非常吻合
他们发现一水合肼是解释184纳米处吸收特征的最合理的候选物
联氨也是卡西尼号推进器中的推进剂，然而，在这种情况下，推进器在结冰的卫星飞越期间没有使用，因此信号被认为不是来自航天器燃料
然后，科学家们详细描述了一水合肼是如何在冰表面化学生成的
土星的卫星土卫五 卡西尼-惠更斯号任务期间，多次飞越土星第二大卫星土卫五，大大提高了对其地质和表面地形的了解
土卫五表面布满陨石坑，其地貌特征表明存在内生活动，如南北方向的大型撞击坑
土卫五的表面温度可在40至100度之间变化，具有很高的可见几何反照率
反照率，我
e
从天体反射的光量与由水冰组成的表面一致，这通常由红外吸收特征的测量来支持
一般来说，土卫五绕土星运行的距离约为8
速度为8的75个土星半径
5公里/秒，在那里它的移动半球受到以大约57公里/秒速度移动的等离子体的照射
土星的E环颗粒可能会轰击并覆盖土卫五的大部分表面，这种来自不同来源的轰击可能会导致受辐射表面的化学变化，从而合成丰富的表面化学物质
然而，土卫五的表面成分目前仍基本未知
在这项工作中，埃洛维茨等人
使用四个卡西尼紫外线成像摄谱仪/远紫外线(UVIS/FUV)对土卫五进行盘分辨观测
为了减少数据中的噪声，研究人员应用了平滑滤波器
他们注意到光谱主要由水冰吸收特征决定，就像在以前的冰卫星中注意到的那样
他们对土卫五UVIS光谱中大约179-189纳米波长范围内的宽吸收光谱进行了解释
本文分析的四次卡西尼UVIS/FUV观测的位置
UVIS的观察采样了土卫五的前半球和后半球
每个狭缝视场代表探测器的64个空间像素
每个方框内的面积代表所有相位角范围内所有64个检测器行的总和
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aba5749 检查土卫五的表面化学 科学家们测量了几种分子物种及其混合物的实验室光谱，以得出光学约束
众所周知，土卫五和土卫四基于卡西尼高分辨率成像科学子系统(ISS)，拥有相似的地貌
两颗中等大小的冰冻卫星都由一个氧/二氧化碳外球组成，具有相似的成分和光度特性
土卫五和土卫四都显示出较亮的前脑半球，在低相位角时只有很小的肢体变暗
研究小组将明亮的半球归功于土星E环上纯水冰的沉积，土卫五和土卫四显示出相似的光度特性以及橙色/紫色比率，暗示了它们表面的相似性
他们获得了一水合肼(N2H4
H2O)和三氯甲烷(三氯甲烷)，使用实验室吸光度测量和哈普克理论
在检查了模型化的光谱后，埃洛维茨等人
显示了肼一水合物或氯甲烷分子的存在，以解释在179和189 nm区域之间看到的微弱的宽吸收
结果没有显示土卫五上不同观测或位置的波段强度有显著差异
来自四次独立观测的土卫五UVIS测量反射光谱(黑色光谱)
光谱模型基于实验室对两种氯甲烷化合物和N2H4的吸光度的薄冰测量
H2O
测量是在接近真空的条件下在70 K的温度下进行的，以模拟土卫五的表面环境
模型光谱中使用的粒度为3微米，路径长度设置为0
Obs 1、2、3和0的125微米
Obs 4 250微米
观测数据的误差为6%，为清晰起见，未添加到光谱中
学分:科学进步，doi: 10
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aba5749 土卫五上氯化合物的来源 接下来，研究小组探索了每种分子物种的可能来源和汇，以了解导致感兴趣区域弱吸收光谱的化合物
他们假设土卫五上存在四氯化碳(四氯化碳)源，随后在土星的E环上有一层新的水冰
紫外反射光谱技术只对上面几微米敏感，这使得科学家能够探测到水冰沉积物下的一层氯甲烷化合物
然而，仍然很难解释氯化合物通过化学途径在土卫五上的存在，因为它们的起源需要存在一个内部海洋层或含氯微流星体或小行星的外生输送
例如，如果这些化合物深深存在于土卫五内部，它们可以降低水冰的冰点，从而增加水层的可能性
研究人员此前在土卫二的羽状物上检测到氯化钠等氯盐，作为内部海洋的证据
然而，氯化合物不太可能通过冰壳的裂缝迁移到土卫五表面，因为其液体层的深度相对较大
在历史上，氯的剩余可能来源是通过球粒陨石小行星的外生输送
冷凝的氯可能已经通过土星磁层带电粒子引发的溅射重新分布到卫星的其他区域，以解释取样氯化合物的广泛分布
显示184纳米吸收特征的相对深度和水冰吸收边缘的相对位置的连续去除光谱
在UVIS数据的误差范围内，我们没有发现184纳米吸收特征的强度作为土卫五表面位置的函数有显著差异
注意到由于水冰，紫外线吸收边缘的位置发生了微小的变化
微小的移动可能是不同的冰颗粒尺寸和/或冰基质中的微小污染物的结果
误差，6%，为清晰起见，未添加到光谱中
学分:科学进步，doi: 10
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aba5749 了解土卫五上一水合肼的生产 与氯甲烷相比，一水合肼的产生更容易解释，这是由于水冰和氨的化学反应，或者是从土卫六富含氮的大气中释放出来的
Elowitz等人
考虑了卡西尼号航天器的肼推进剂污染UVIS数据的可能性，尽管可能性极小，因为在结冰的卫星飞越期间没有使用肼推进器
该小组利用卡西尼号宇宙飞船的紫外分光计观测证实了土卫五表面184纳米特征的具体特征
除此之外，来自土星磁气圈的带电粒子对氨的辐射导致氨分子分解形成二氮烯和肼
土卫五上氨的来源可能是原始的，在形成过程中进入其内部，并在内生活动期间被带到表面，这在卡西尼号国际空间站的图像中很明显，尽管氨不可能无限期地存在于表面
研究小组建议进行进一步分析，以了解土卫六大气中物质卫星间转移的可能性，从而解释土卫五上一水合肼的存在
卡西尼UVIS/FUV圆盘-2015年期间获得的土星冰冷卫星特提斯的后半球综合光谱
观测值是以大约29°的相位角收集的
所有三个光谱都以水冰为主，表明在160-170纳米之间FUV陡降
没有一个光谱显示出在土卫五的FUV光谱中看到的184纳米吸收特征的存在
误差，6%，为清晰起见，未添加到光谱中
学分:科学进步，doi: 10
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aba5749 前景 通过这种方式，马克·埃洛维茨和他的同事们对土星卫星土卫五远紫外线区域的冰表面进行了首次地球化学调查
结果表明在水冰层下可能存在氯甲烷化合物，或者存在一水合肼络合物
与氯甲烷化合物相比，他们假设肼是在184纳米处观察到的紫外光谱特征的主要候选物
该小组认为土卫五冰层上层存在氨是一水合联氨的来源
研究人员还打算探索在土星最大的卫星土卫六的大气中合成肼的可能性，以及它从卫星到卫星跨越地质时间跨度到达土卫五的可能性
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