美國太空總署科學家發現土衛六（Titan）大氣中存在一種在太陽系任何其它有大氣的星體從未發現過的化學分子。實際上許多化學家可能沒有聽過的一種稱為亞環丙烯基自由基（cyclopropenylidene，簡寫 C3H2）的有機化學成份。這種簡單的碳基分子可能是更複雜的化合物的先驅，而這些化合物可能在土衛六上形成或者提供可能的生命。
科學家使用智利阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）射電望遠鏡發現了亞環丙烯基自由基。他們注意到亞環丙烯基自由基由碳和氫組成，同時篩選收集到的一系列獨特的光信號。這些都揭示了泰坦大氣中分子發射或吸收的能量的化學組成。
儘管科學家在整個星系的口袋中發現了C 3 H 2，但在大氣中發現它卻是一個驚喜。那是因為環丙烯基可以很容易地與它接觸並形成不同物種的其他分子反應。迄今為止，天文學家僅在漂浮在恆星系統之間的氣體和塵埃雲中發現了C 3 H 2，換句話說，太冷和太擴散的區域不足以促進許多化學反應。
但是像泰坦這樣的密集大氣卻是化學活動的巢穴。這是科學家對月球感興趣的一個主要原因，月球是美國宇航局即將進行的蜻蜓任務的目的地。尼克鬆的團隊之所以能夠在土衛六發現少量的C 3 H 2，是因為他們正在尋找月亮大氣的上層，那裡與C 3 H 2相互作用的其他氣體較少。科學家們還不知道為什麼環丙烯烯會出現在土衛六的大氣層中，而沒有其他大氣層。尼克松說：“鈦在我們的太陽系中是獨一無二的。” “事實證明，它是新分子的寶庫。”
土衛六是土星62顆衛星中最大的一顆，在某些方面與我們發現的地球最相似，這是一個引人入勝的世界。與太陽系中的任何其他月亮不同-超過200個-泰坦的大氣層密度是地球大氣層的四倍，外加雲層，雨水，湖泊和河流，甚至還有鹹水的海洋。
土衛六的大氣層主要由氮組成，就像地球的一樣，還有一點甲烷。當甲烷和氮分子在太陽的強光下分解時，它們的組成原子釋放出複雜的有機化學網，這吸引了科學家，並使該月球成為NASA尋找現在或過去最重要目標清單的頂部生活在太陽系中。
可能位於土衛六表面的分子類型可能與構成地球生命基礎的分子類型相同。科學家懷疑，在其歷史的早期，即3.8到25億年前，當甲烷充滿了地球的空氣而不是氧氣時，這裡的狀況可能與今天的泰坦類似。
迄今為止，環苯丙烯是除泰坦大氣中唯一發現的除苯以外的其他“環狀”或閉環分子。儘管目前尚不知道C 3 H 2可用於現代生物反應中，但像它這樣的閉環分子卻很重要，因為它們形成了DNA核鹼基的骨架環，DNA的複雜化學結構承載著生命的遺傳密碼， RNA是另一種重要的生命功能化合物。戈達德的天體生物學家亞歷山大·泰倫（Alexander Thelen）與尼克鬆一起尋找C 3 H 2，他說：“它們的循環性質打開了化學的這一額外分支，使您能夠構建這些生物學上重要的分子。
塞倫（Thelen）和尼克松（Nixon）等科學家正在使用大型且高度敏感的地球望遠鏡尋找在泰坦大氣中可以找到的與生命有關的最簡單的碳分子。苯被認為是在任何行星大氣中發現的複雜的，環狀的碳氫化合物分子的最小單元。但是現在，苯的碳原子為一半的C 3 H 2似乎已經取代了它。
尼克鬆的團隊於2016年使用ALMA天文台在泰坦（Titan）進行觀測。他們驚訝地發現了一個奇怪的化學指紋，尼克森通過搜索所有已知分子光特徵的數據庫將其識別為環丙烯基。
為了再次確認研究人員實際上正在觀察到這種不尋常的化合物，尼克松仔細研究了美國宇航局卡西尼號飛船的數據分析所發表的研究論文。卡西尼號飛船在2004年至2017年之間進行了127次泰坦近距離飛越。他想看看航天器上是否有儀器嗅到土星和土衛六周圍的化合物可以證實他的新結果。（該儀器-被稱為質譜儀-收集了科學家仍在嘗試識別的Titan上許多神秘分子的暗示。）確實，卡西尼號已經找到了同一分子C3H3 +的帶電形式的證據。
鑑於這是一個罕見的發現，科學家們正在嘗試更多地了解環丙烯，以及它如何與土衛六大氣中的氣體相互作用。
JPL行星科學家Michael Malaska說：“這是一個非常奇怪的小分子，所以它不會像您在高中化學甚至本科化學中學到的那樣。”學習它的職業。“在地球上，這不會是您要遇到的東西。”
但是，馬拉斯卡說，發現C 3 H 2之類的分子對於觀察泰坦的全景非常重要：“您可以發現的每一個小片段和小片段都可以幫助您將發生的所有事情匯總在一起。”
【圖、文：節譯自美國太空總署2020年10月27日新聞公佈】 研究全文刊登在2020年10月15日出版的《天文學報》
