土卫六上丙二烯的检测

土卫六（Titan，土星最大的卫星）的大气富含有机分子，由于其高度还原的化学反应和全球雾霾的存在，有人认为该卫星可作为前生物地球的类似物。土卫六的光化学模型曾预测存在丙二烯（历史上称为 allene）CH$_{2}$CCH$_{2}$，它是已充分测量的丙炔（也称为甲基乙炔）CH$_{3}$CCH 的同分异构体，但由于该分子光谱学知识的不足，其检测一直难以实现——而最近更新的谱线列表弥补了这一不足。本文中，我们展示了在任何天体中对该分子的首次明确探测，该探测于2017年7月使用安装在 NASA 红外望远镜设施（IRTF）上的 Texas Echelle Cross Echelle Spectrograph（TEXES）观测得到。我们对其在 12 $\mu$m 附近的发射线进行建模，并测得在 175 km 处体积混合比（VMR）为 (6.9 $\pm$ 0.8) $\times$10$^{-10}$，假设其丰度剖面随高度增加，正如光化学模型所预测。卡西尼号（Cassini）在2017年4月对丙炔的测量表明，在同一高度丙炔与丙二烯的丰度比为 8.2$\pm$1.1。这一在土卫六平流层中对分子的初次测量，为约束土卫六上可用原子氢的量、未来从8米及更大地基天文台对土卫六丙二烯的制图，以及其他天体上的未来探测铺平了道路。