土卫六氮气丰富大气层形成的审查：卡西尼-惠更斯任务前后的知识

研究背景

氮分子是土卫六和其他外太阳系大型冰质天体大气层的主要成分，如特里顿和冥王星。然而，这些N2的起源仍然很大程度上未知。虽然认为N2是太阳星云中氮承载物种的主要形式，但最近对彗星的观测表明，在外太阳星云的冰质小行星体中，N2可能已被耗尽，而较少挥发性的NH3可能是冰中捕获的氮承载物种的主要形式。土卫六大气中原始36Ar的低丰度（36Ar/N2=2.8×10^-7）表明，土卫六的N2并非直接从星云物质中捕获，而是次生起源。

研究主旨

该论文探讨了土卫六氮气大气层的形成，包括积累和原大气、小行星体的化学成分以及N2形成过程。文章指出，土卫六核心的低密度和土卫二喷流的成分揭示了土卫六可能是在气体贫乏的土星亚星云中形成的。然而，这与土卫六厚实的氮气大气层的形成存在矛盾，因为长期且高温的原大气是N2形成的必要条件。此外，土卫六的氮同位素比值高于地球，如果是在后期重轰炸期由彗星撞击形成的大气，则暗示土卫六的N2可能来自太阳星云的不同来源。

研究特点

本文回顾了土卫六氮气大气层形成机制的前期和后期卡西尼-惠更斯任务的知识。在卡西尼到达之前，通常认为土卫六的氮气是在主要分化过程中形成的，随后在主要由NH3和CH4组成的热而持久的原大气中发生了化学反应（如冲击加热和光解）。然而，卡西尼提供的引力数据显示，土卫六的核心由低密度物质组成，表明其历史上的温度相对较低。这表明土卫六的原大气可能只是微弱且短暂的，意味着在积累期间氮气的有效形成可能并未发生。此外，土卫二喷流的直接测量表明，形成土星卫星的小行星体很可能具有彗星般的化学成分，即大量的CO2而非CH4。这暗示土卫六原大气中的原始CO2可能会通过所有提议的将NH3转化为N2的机制转化为大量的CO。

文章出处 土卫六氮气丰富大气层形成的审查：卡西尼-惠更斯任务前后的知识