Schocksynthese organischer Moleküle durch Meteoroiden in der Atmosphäre von Titan

Thermochemische Modellierungen und Schockrohrexperimente zeigen, dass Stöße, die auf N2/CH4-Gasgemische ausgeübt werden, organische Moleküle synthetisieren können. Ausreichend große Hyperschall-Meteoriten, die in die Atmosphäre des Saturnmondes Titan eindringen, sollten daher die organische Chemie vorantreiben.

Dazu müssen Meteoroiden im Vergleich zur atmosphärischen mittleren freien Weglänge in einer bestimmten Höhe ausreichend groß sein, um Stöße zu erzeugen, und pro Weglänge genügend Energie abgeben, um Temperaturen zu erzeugen, die hoch genug sind, um die relevanten Moleküle anzuregen und zu dissoziieren. Die Raumsonde Cassini hat mehrere Meteoroideneinschläge auf die Saturnringe abgebildet und damit erstmals eine empirische Schätzung des Flusses und der Größen-Häufigkeitsverteilungen von Meteoroiden im Millimeter- bis Meter-Größenbereich ermöglicht.

Wir kombinieren diese Ergebnisse mit einem atmosphärischen Eintrittsmodell und thermochemischen und experimentellen Schockproduktionseffizienzen für N2/CH4-Atmosphären und berechnen die Schockproduktionsraten für HCN, C2H2 und C2H4 sowie die daraus resultierende H2-Erzeugung. Wir stellen fest, dass Meteoroiden diese Moleküle möglicherweise mit einer Produktionsrate von bis zu ∼1 % der durch UV-Photonen angetriebenen Photochemie produzieren und möglicherweise mehr Energie deponieren als magnetosphärische Ionen und UV-Photonen mit 90–100 nm Wellenlänge.

Darüber hinaus produzieren diese Meteoroiden diese organischen Moleküle Hunderte von Kilometern tiefer in der Titanatmosphäre, als die relevanten UV-Photonen und magnetosphärischen Ionen durchdringen, wobei die Spitzenproduktion zwischen 200 und 500 km Höhe, also an der beobachteten Dunstschicht, auftritt. Die durch Meteoroiden verursachte Schockerzeugung von Molekülen könnte daher für das Verständnis der atmosphärischen Chemie von Titan von entscheidender Bedeutung sein.

Erin E. Flowers, Christopher F. Chyba

Kommentare: 12 Seiten, 6 Abbildungen. Themen: Erd- und Planetenastrophysik (astro-ph.EP) Zitieren als: arXiv:2307.10293 [astro-ph.EP] (oder arXiv:2307.10293v1 [astro-ph.EP] für diese Version) Zeitschrift Referenz: Planet. Wissenschaft. J. 4 (2023) 127Zugehöriger DOI:https://doi.org/10.3847/PSJ/acdfc9Fokus, um mehr zu erfahrenEinreichungsverlaufVon: Erin Flowers[v1] Di, 18. Juli 2023 14:43:39 UTC (801 KB)https:/ /arxiv.org/abs/2307.10293AStrobiologie

SpaceRef-Mitbegründer, Explorers Club Fellow, Ex-NASA, Auswärtsteams, Journalist, Weltraum- und Astrobiologie, ehemaliger Bergsteiger.