利用 ALMA 在土卫六上探测到环丙烯亚基
地球与行星天体物理
2020-10-27 v1
摘要
我们报道了利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的高灵敏度光谱观测,在土卫六上首次探测到小环状分子环丙烯亚基(c-C3H2)。在两组独立数据集中探测到多条环丙烯亚基谱线:2016 年 ~251 GHz(6 波段)与 2017 年 ~352 GHz(7 波段)。对这些发射的建模表明,对于 350 km 步长模型,其丰度在 2016 年为 0.50 +/- 0.14 ppb、2017 年为 0.28 +/- 0.08,这可能意味着丰度下降,或平均值为 0.33 +/- 0.07 ppb。推断的柱丰度在 2016 年为 (3-5)E12 cm-2、2017 年为 (1-2)E12 cm-2,与光化学模型预测相近。此前,C3H3+ 离子已由卡西尼号离子与中性质谱仪(INMS)在土卫六电离层测得,但该中性(未质子化)物种直至现在才被探测到,且 INMS 无法判定芳香族与脂肪族结构。因此,我们的工作代表了环丙烯亚基的首次明确探测,即土卫六大气中继苯(C6H6)之后的第二个已知环状分子,也是该分子在行星大气中的首次探测。我们还搜寻了 N-杂环分子吡啶与嘧啶,两者均未探测到,并确定其在 300 km 以上均匀丰度的 2-σ 上限分别为 1.15 ppb (c-C5H5N) 与 0.85 ppb (c-C4H4N2)。这些关于环状分子的新结果为土卫六大气中的光化学路径提供了全新约束,并将需要新的建模与实验工作以充分理解其对复杂分子形成的意义。
引用
@article{arxiv.2010.12743,
title = {Detection of Cyclopropenylidene on Titan with ALMA},
author = {Conor A. Nixon and Alexander E. Thelen and Martin A. Cordiner and Zbigniew Kisiel and Steven B. Charnley and Edward M. Molter and Joseph Serigano and Patrick G. J. Irwin and Nicholas A. Teanby and Yi-Jehng Kuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.12743},
year = {2020}
}
备注
34 pages, 13 figures. 8 tables