(Scientists from NASA’s Cassini mission think the appearance of a cloud of dicyanoacetylene (C4N2) ice in Titan’s stratosphere is explained by “solid-state” chemistry taking place inside ice particles. The particles have an inner layer of cyanoacetylene (HC3N) ice coated with an outer layer of hydrogen cyanide (HCN) ice. (Left) When a photon of light penetrates the outer shell, it can interact with the HC3N, producing C3N and H. (Center) The C3N then reacts with HCN to yield (right) C4N2 and H. Another reaction that also yields C4N2 ice and H also is possible, but less likely.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center)
과학자들이 지난 수십 년간 해결하기 어려웠던 타이탄 대기의 미스터리를 풀었습니다. 보이저 1호가 토성을 처음 방문했을 당시 타이탄의 두꺼운 대기는 과학자들의 최대 관심사였습니다. 이 대기에는 톨린이라고 부르는 유기화학 분자가 다량으로 포함되어 타이탄을 안개처럼 감싸고 있습니다. 그런데 이 안개 가운데는 디시아노아세틸렌(dicyanoacetylene (C4N2))이 포함되어 있습니다.
이 물질은 다른 행성의 대기에서는 쉽게 볼 수 없는 물질로 태양계에서는 타이탄에서만 풍부하게 존재합니다. 타이탄의 성층권 구름에는 디시아노아세틸렌이 풍부한 얼음 입자가 다량 존재합니다. 하지만 이 화학 물질이 도대체 어떻게 생성되었는지는 큰 미스터리 가운데 하나였습니다. 타이탄의 대기에서 확인된 디시아노아세틸렌의 양은 이 구름을 만는데 필요한 양의 1%에 불과했습니다.
나사 카시니 탐사선의 CIRS(composite infrared spectrometer) 팀의 과학자인 카리 앤더슨(Carrie Anderson)은 디시아노아세틸렌이 가스에서 얼음이 되는 것이 아니라 얼음 입자 자체에서 생성되었다는 이론을 발표했습니다.
타이탄의 얼음입자에는 시아노아세틸렌 (cyanoacetylene (HC3N))이 풍부합니다. 그리고 이 얼음 입자 밖으로는 우리에게 유독 물질로 친숙한 사이안화수소(hydrogen cyanide, HCN)의 막이 존재합니다. 비록 매우 낮은 기온이지만, 이들은 태양 에너지를 이용해서 고체 상태에서 화학 반응을 일으켜 더 복잡한 화합물인 디시아노아세틸렌을 합성하는 것입니다.
타이탄의 대기는 그 자체로 태양계의 화학 공장이라고 부를 수 있을 정도입니다. 타이탄 대기의 복잡한 화학 반응은 태양계에서 가장 독특한 현상 가운데 하나입니다. 비록 이것이 당장 우리에게 어떤 유용한 결과를 가져다주는 지식은 아니지만, 외계 행성에서 일어날지도 모르는 다양한 화학 반응을 이해하는데 도움을 줄 것입니다. 언젠가는 인류의 후손이 타이탄에서 자원을 채취할지도 모르는 일입니다.
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