土卫六富氮有机链中缺失的一环

背景。生命化学构件含有很大比例的氮这一必需元素。土星最大的卫星土卫六拥有由分子氮和甲烷组成的浓密大气，为探索本太阳系中该元素如何通过大气化学并入碳链提供了绝佳机会。大气中持续产生棕褐色浓密雾霾并积聚于卫星表面。这种固态物质富氮，可能含有携带氮的前生物分子。目的。迄今为止，我们对氮并入有机链的过程知之甚少。本工作中，我们研究在模拟土卫六高层大气的实验中含氮离子的形成，这对土卫六上氮进入有机物具有重要意义。方法。通过结合实验与理论计算，我们表明由极紫外太阳辐射在高空产生的丰富 N2+ 离子能够形成富氮有机物种。结果。当将分子氮与甲烷组成的气体混合物暴露于极紫外辐射时，实验上意外且重要地观测到 CH3N2+ 与 CH2N2+ 重氮离子的形成。我们的理论计算表明，这些重氮离子主要由 N2+ 与 CH3 自由基的反应产生。这些 N/C 比为 2 的小的富氮重氮离子，似乎是能解释土卫六有机物高氮含量的缺失一环。更一般地，本工作凸显了离子与自由基之间反应的重要性，此类反应迄今鲜有研究，为天体化学开辟了新视角。