Kosminiai spinduliai keičia Titaną: kas vyksta?

Labai daug įtakos atmosferinei Titano chemijai turi Saturno magnetosferos įgreitinti elektronai, Saulės ultravioletiniai spinduliai bei kosminiai spinduliai, atlekiantys iš už Saulės sistemos ribų.

Dabar pristatyti įrodymai, kad kosminiai spinduliai prasiskverbia giliau į Titano atmosferą, nei UV spinduliuotė. Įrodymai gauti nagrinėjant įvairių azoto turinčių molekulių gausą. Azotas turi du pagrindinius izotopus – atmainas su skirtingu neutronų kiekiu branduolyje – kurios skirtingai sąveikauja su UV fotonais bei kosminiais spinduliais.

Viršutinėje Titano atmosferos dalyje UV fotonai lengviau suardo azoto molekules, kuriose bent vienas atomas yra azotas-15 (turintis septynis protonus ir aštuonis neutronus), nei sudarytas iš dviejų azoto-14 (septyni protonai ir septyni neutronai) atomų, mat Titano atmosfera efektyviai sugeria pastarąsias molekules ardančio bangos ilgio fotonus.

Taigi viršutinėje Titano atmosferos dalyje laisvo azoto-15 yra santykinai daugiau – keli procentai visų laisvų azoto atomų – nors apskritai azoto-15 atomų yra mažiau nei vienas iš šimto visų azoto atomų. Šiame regione besiformuojančiose azoto turinčiose molekulėse santykinai gausu azoto-15. Tuo tarpu giliau UV spinduliuotė sugeriama vienodai ir azoto molekulių nebeardo.

Jei UV fotonai būtų vienintelis laisvus azoto atomus kuriantis reiškinys, visos azoto turinčios molekulės Titano atmosferoje turėtų turėti vienodą izotopų gausų santykį. Bet naujajame tyrime nustatyta, kad acetonitrilo molekulėse azoto-14 yra apie 120 kartų daugiau, nei azoto-15. Šis santykis neblogai atitinka visuotinį azoto izotopų gausų santykį.

Kitaip tariant, acetonitrilo molekulės formuojasi giliau, 160-400 kilometrų aukštyje. Savo ruožtu tai reiškia, kad ten irgi atsiranda laisvų azoto atomų, bet UV spinduliuotės intensyvumo tam nepakanka. Vienintelis galimas azoto molekules ardantis veiksnys yra kosminiai spinduliai.

Šis atradimas yra kol kas tvirčiausias įrodymas, kad Titano cheminei įvairovei poveikį turi ir iš už Saulės sistemos ribų atlekiančios dalelės. Tyrimo rezultatai arXiv.