在土星最大的卫星上,空气中可能充满了麝香的甜味、苦杏仁、汽油和腐烂的鱼味道。
土卫六是土星最大的卫星,它是一个充满活力的世界,有稠密的大气、碳氢化合物湖和许多不同的气味。Ron Miller
土卫六是土星最大的卫星,事实上,它是如此之大,以至于它可以与木星的卫星伽尼梅德星媲美,成为太阳系最大的卫星。如果不计算泰坦的大气层,那么格尼梅德星要稍大一些。
土卫六有大气层,而且泰坦的大气密度是地球大气密度的四倍,虽然你不需要穿宇航服来抵御压力,但你需要一件皮大衣。泰坦的表面温度是零下290华氏度(零下179摄氏度)。地球上有记录的最冷温度是1983年南极洲沃斯托克站的气温下降到零下129华氏度(零下89摄氏度)。
因此,在泰坦表面行走的宇航员必须有保暖设备,以避免迅速冻伤,但他们不需要像在月球或太空真空中那样的超大体积宇航服。不过,由于土卫六的大气层中没有氧气,宇航员必须自己携带氧气。相反,土卫六的天空像地球一样,大气中主要是氮气,加上大约5%的甲烷和一些其他的微量气体。
如果要去泰坦旅行,你可以想象穿着和在南极洲工作的研究人员在寒冷的冬天所穿的相似的衣服:有多层隔热层的衣服,也许还嵌有宇航局级别的加热元件;厚手套;帽子和戴面罩;还有极冷的防蒸汽靴(被南极研究人员亲切地称为兔子靴或米老鼠靴)。唯一必要的是一个绝缘的氧气面罩,也许还需要一个加热器来防止过冷的空气冻结你的肺。只要氧气还在循环,宇航服甚至不需要完全密封。这就像飞机上的面罩一样:“即使你的宇航服不能充气,但氧气仍然可以流动。”
这就引出了一个有趣的思维实验:如果在土卫六上不需要密闭的宇航服,那么通过氧气面罩就有可能呼吸到周围环境的气息。在这种情况下,泰坦闻起来会是什么味道?
尽管土卫六在巨大的土星(上图)面前相形见绌,但它是太阳系中最大的卫星之一。月球宽约1600英里(2600公里),大约是地球月球直径的一半。与我们的卫星不同的是,土卫六的大气层非常稠密和模糊。NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
泰坦的气味
多亏了NASA的卡西尼号飞船上的仪器,以及欧洲航天局(ESA)建造的惠更斯号探测器上的仪器,我们对土卫六的大气组成有了相当多的了解。因此,我们可以大胆猜测这个世界闻起来是什么样的。
土卫六大气中的两种主要成分——氮和甲烷(CH4)——都没有气味。你可能会联想到甲烷的独特气味实际上是另一种气体(甲硫醇),它被添加到甲烷中以确保泄漏时被闻到。甲硫醇常被描述为闻起来像臭鸡蛋,人类的鼻子可以探测到它的含量,通过在甲烷和天然气中加入这种散发恶臭的化学物质,我们人类可以迅速发现和处理潜在危险的泄漏。
目前计划于2026年4月发射的“蜻蜓”是NASA的一项尖端任务,它将向土卫六发射一架旋翼飞行器。由于厚厚的大气层和微弱的引力,蜻蜓将能够有效地探索外星世界。Ron Miller
那么,在土卫六的大气层中还有其他什么东西会有气味吗?一个测定或预测的土卫六大气微量成分的快速目录包括:分子氢(H2)、一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、氰化氢(HCN)、氨(NH3)、丙炔(C3H4)、氰乙炔(C3HN)、苯(C6H6)、乙腈(CH3CN)和甲胺(CH3NH2)。
其中许多没有气味,氢分子、一氧化碳和乙烷是完全没有气味。乙炔是和甲烷一样没有气味,但是任何使用过乙炔炬的人可能会对此提出异议。这是因为焊接级乙炔中的杂质通常包括磷化氢,会出现一种蒜味。
不过不用担心,泰坦的一些微量成分确实有气味,乙烯是最简单的烯烃(两个碳原子以双键连接),是一种常见的植物激素,影响果实成熟和种子发芽,据说纯乙烯有一种甜和麝香的气味。类似地,乙腈用于许多化学和有机合成反应,有一种甜的、似醚的气味。除此之外,还有丙炔,也被称为甲基乙炔,用于焊接和作为火箭燃料。
从这张卡西尼号飞船拍摄的伪彩色mosiac照片中可以看到,土卫六浓密的大气层(深蓝色)在地球表面上方延伸了数百英里NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
然后是氰化氢,据说有苦杏仁的味道。正如你可能从间谍电影中知道的那样,这种气体是有剧毒的。但是,闻出氰化氢的临界值小于百万分之五,而致死剂量约为百万分之135。但请不要尝试。由于一种隐性遗传特征,大约25%的人闻不到这种气体。
泰坦上可能也没有那么诱人的气味,氨有一种非常强烈的,典型的刺鼻气味。它通常被用于肥料和嗅盐的主要成分,并能唤起特别浓缩的尿液的气味。
在这幅艺术家的插图中,泰坦的碳氢化合物海洋向外星人的海岸线汹涌而来。这种混合可能有助于在月球上形成越来越复杂的分子。Michael Carroll
除此之外,我们还有甲基胺——电视剧《绝命毒师》中沃尔特·怀特用来制造甲基苯丙胺的前体。虽然这种味道不是该剧的重点,但它应该是带有腐烂鱼的味道。这种化学物质是动物组织分解的副产品,被一些生物体通过产甲烷作用来产生能量。
原油中发现的苯是已知的致癌化合物,泰坦的大气中也存在苯。尽管苯是致癌物质,但它有一种甜的、芳香的、类似汽油的气味,有时被比作溶剂的气味。
土卫六的味道
现在,对于泰坦的潜在气味,我们有猜测有:甜味、麝香味、苦味、辛辣味和腐烂味,还有其他一些微妙的味道。但是记住,土卫六的表面非常冷。这意味着只有具有较弱的分子间相互作用的小分子才能有足够低的沸点来保持挥发性(这使得它们很容易变成蒸汽)。只有这些才能通过防毒面具浮上去,进入宇航员的鼻子里。
到目前为止,我们列出的所有有气味的化合物在泰坦表面都是固态的,这意味着它们不太容易挥发,只有一个例外:乙烯。这种碳氢化合物的冰点为-272华氏度(-169摄氏度),仅比土卫六的表面温度高。在一些实验室实验中,科学家们发现它在零下298华氏度(零下183摄氏度)仍是液态的,一般认为这是由于冰点降低造成的,即溶解在液体中的盐降低了混合物的冰点。(这就是为什么扫雪机在冬天在路面上撒盐以防止结冰。)所以,乙烯是泰坦上最容易挥发的分子,它会给带来一种甜甜的麝香味道。
当惠更斯号探测器在土卫六着陆时,它提供了一个前所未有的视觉上令人惊叹和复杂得令人吃惊的卫星。但如果人类真的到达了外星世界,就像在这个艺术家的概念中看到的那样,他们首先注意到的可能不是视觉,而是气味。Michael Carroll
但泰坦气味的故事还没有结束,我们还需要考虑到人类鼻子的敏感度,人类的气味阈值是真实存在的,你可以为各种化合物找到它们,所以,即使一种物质被冻成固体,至少也会有一些分子逃入大气,如果鼻子足够灵敏,能够探测到它们,大脑就会把它记录为一种气味。
在气味阈值方面,有三种分子最为突出:氰化氢和苯具有相同的气味阈值,最高可达5ppm。与此同时,人类可以检测到0.0021 ppm的甲胺。相比之下,要闻出乙烯的气味,则需要高达270ppm的浓度。这就相当于把我们的汽油、杏仁和死鱼的香味重新混合在一起的味道。
最后,我们还必须考虑到,人类感知气味的能力称为嗅觉敏锐度,这取决于年龄、吸烟习惯、性别和鼻腔过敏等因素。此外,还有遗传因素在起作用,比如之前提到的一些人闻不到氰化氢。最终,泰坦将受到每个宇航员的嗅觉设置的影响。
土卫六是什么味道?对于普通宇航员来说,我最后的猜测是:有甜味和麝香味(乙烯),带有鱼腥味(甲胺),还有一点苦杏仁味(氰化氢),汽油味(苯)。
但这如何确定?
美国宇航局最近选定的“蜻蜓”任务,目标是派遣一架小型旋翼飞行器在2034年着陆土卫六。然后飞船将飞出土星卫星表面,探索土星卫星的更大范围。在执行任务期间,“蜻蜓”号将利用其最先进的设备直接探测这颗卫星大气层和表面的分子。
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