タイタン下のエチレンエバポライトの実験的研究

タイタン下のエチレンエバポライトの実験的研究

概要
カッシーニによって確認されたように、タイタンには豊富な湖と海があります。これらの液体の主要成分
体にはメタン（CH4）とエタン（C2H6）が含まれていますが、微量成分が
エチレン（C2H4）なども湖に存在する場合があります。湖の水位が下がると、5 µmの明るい堆積物、
地球上の蒸発岩の堆積物に似ていますが、残されています。ここでは、飽和値、蒸発を提供します
速度、および以下が可能なTitanシミュレーションチャンバを使用することによるエチレン蒸発物形成の制約
タイタンの表面状態を再現（89-94 K、1.5 bar N2）。実験サンプルを使用して分析しました
FTIR（フーリエ変換赤外線）分光法、質量、および温度の読み取り。エチレンエバポライト
エタン溶媒、またはメタン/エタンの混合物よりもメタン溶媒でより速く形成されます。私達
（2.8±0.3）x 10-4 kgm-2の平均蒸発速度を測定
メタンのs-1、および平均の上限

図1. Titanの断面を示すTitanシミュレーションチャンバーの概略図
天びんおよび温度制御ボックス（TCB）を含むモジュール（縮尺どおり）。 ガスボンベ
フィードスルーは参照用であり、縮尺どおりではありません。 赤い数字は場所に対応しています
異なる熱電対の。 1はFTIRプローブに取り付けられています（サンプルから〜3 cm上）、2は
サンプル上の大気温度（〜2 cm）、3および4は上層大気温度
（サンプルから〜15-20 cm）、5はサンプル温度、6はフィルター温度、7と
8は凝縮器の温度です。 （ファーンズワースらから修正（提出済み））。


図2.これで使用される各種の純粋なスペクトル
調査。 （黒）固体エチレン、（金）液体エチレン、
（青）固体エタン、（マゼンタ）液体エタン、（灰色）液体メタン。


図3.からのスペクトルの例
混合モデル（オレンジ）実験スペクトルと比較
（青）メタン/エチレンから実験。 これはメタン蒸発フェーズ
メタンおよびエチレン成分それぞれ57％と43％。 私たちのモデルは高度に混合されて正確に適合します
スペクトルに示されているように。


図4.メタン/エチレンスペクトル、わかりやすくするためのオフセット（左）。 初期スペクトルは赤、中間で表示されます
黒で、最後に青で。 灰色の縦線はVIMSウィンドウを示します。 反射率の増加に注意してください
実験を通して。 メタン/エチレン実験の質量データ（右）。 質量は混合物がサンプル皿に注がれる前（約70分）にほぼゼロになり、最大値に達した
〜11.3グラムの質量。 ほぼすぐに見られるように、実験中にメタンが蒸発した
〜90分後に質量が減少します。 色付きの矢印は、各スペクトルが取得された時間に対応しています。


図5.メタンバンドの深さ（青）
メタン/エチレン実験は特性の低下を示します
メタンバンド（1.669 µm、1.723 µm、1.796 µm）、エチレン
バンドの深さ（黒）は、特徴的なエチレンの増加を示しています
バンド（1.630 µm、2.121 µm）。 エチレンの急激な増加
〜150分のバンド深度は、飽和を示している可能性が高いです。
エラーバーのサイズは、ポイントマーカーと同じか小さいです。

スペクトルの進化。メタン/エチレン実験の結果は次のとおりです。
より揮発性の溶媒20が系から蒸発し、エチレン氷の固体残留物が残ります。
この混合物をサンプル皿に注いだ直後、スペクトルは次の混合物に似ていました。
液相のメタンとエチレン。ただし、追加のスペクトルサンプルが取得されると、この液体
メタンが蒸発し始め、唯一の種が残るまで固体エチレンが沈殿しました（図5）。
サンプル皿にはエチレンが含まれていました。図5のバンド深度は、メタン値が
実験開始時、エチレンは約150分まで変化しませんでした。これらの結果は、
150分後のエチレンバンドの深さの増加（図5）は、
完全なメタン蒸発と組み合わせて。エチレンの反射率とバンド深度を増やすと、
また、混合物中のエチレンがゆっくりと支配的な種になることを示しています。全体的な増加
溶解したエチレンが沈殿（固体）に変化したときに発生した反射率と赤方偏移
エチレンは、サンプルが溶媒に由来する固相で濃縮されることを示唆しています
蒸発。 1.666 µmのバンド（図6C）は、純粋なメタンに関連しています。 IRの初期報告
メタンの吸収バンドは、1.666 µmのバンドを、3.33 µmバンド、25,26ν3基本波の最初の倍音、27および2ν3として分類されました。
28,29ただし、これらの初期の研究が1.669 µmのバンドを参照しているかどうかについては矛盾があります。
この研究で最も明らかなメタンバンドであり、2ν3としても分類されています。どちらの場合でも、
スペクトル結果は、この1.666 µmのメタンバンドがメタン/エチレン全体にわたって持続していることを示しています。
実験。これは、少量のメタンがエチレンと接触したままになる可能性があることを意味します エバポライト。

90 Kエタン/エチレンの実験では、エタンやエチレンの著しい蒸発はありませんでした。
スペクトルとバンド深度のグラフに示すように（図7、8）。これはエタンの蒸気圧が低いためです。
チャンバー内のTitanの表面状態で蒸発するのを防ぎました。
20安定したエタンバンド 深さはこの解釈を確認します。メタンとエタンの実験の大部分の違いは
各溶媒の個々の蒸気圧から。より重要な変化がエチレンバンドに見られます
実験中に増加した深さ。したがって、エチレンはエタンとゆっくり蒸発物を形成します
エタンはゆっくりと蒸発するためです。これは、急速に蒸発するメタンとは対照的です。
エチレンエバポライトがはるかに速く形成されます。
メタン/エタン/エチレン実験では、同じ理由でエタンの蒸発は発生しませんでした
タイタン温度でのエタン/エチレン実験として。増加した比較的一定の帯域を考えると
エタンの深さでは、エタンのわずかな量が蒸発したと仮定しました。
エタン蒸発の計算された上限（表2）。他の実験と同様に、エチレンバンド
深さが増加しました。 1.669 µmのメタンバンドの深さはゼロに減少しました。
サンプルからの蒸発、およびエチレンの明らかな沈殿なし。