タイタンの窒素が豊富な有機鎖に欠けているリンク

炭化水素の宝庫タイタン。極低温でも何か居るだろうと思ってますが、おフランスの学説はそれとは無関係に光化学有機エアロゾルの窒素挿入経路を説明するパズル。以下、機械翻訳。
タイタンの窒素が豊富な有機鎖に欠けているリンク
2022年4月24日に提出
コンテクスト。生命の化学的構成要素には、必須元素である窒素が大部分含まれています。土星の最大の衛星であるタイタンは、分子状窒素とメタンの密な大気を持ち、太陽系の大気化学を通じてこの元素がどのように炭素鎖に組み込まれるかを探求する絶好の機会を提供します。茶色がかった濃いもやが大気中で一貫して生成され、タイタンの表面に蓄積します。この固体材料は窒素が豊富で、窒素を運ぶプレバイオティクス分子を含んでいる可能性があります。目的。今日まで、有機鎖への窒素の取り込みにつながるプロセスに関する私たちの知識はかなり限られていました。本研究では、タイタンの上層大気をシミュレートした実験で、窒素含有イオンの形成を調査します。タイタンの有機物への窒素の取り込みに強い影響を及ぼします。メソッド。実験と理論計算を組み合わせることにより、極紫外線太陽放射によって高高度で生成された豊富なN2 +イオンが、窒素に富む有機種を形成できることを示します。結果。分子状窒素とメタンからなるガス混合物を極紫外線に曝すと、CH₃N₂⁺とCH2N2+のジアゾイオンの予期せぬ重要な形成が実験的に観察されます。私たちの理論計算は、これらのジアゾイオンが主にN₂⁺とCH₃ラジカルの反応によって生成されることを示しています。より一般的には、N / C比が2のこれらの小さな窒素に富むジアゾイオンは、タイタンの有機物中の高い窒素含有量を説明できる欠落したリンクであるように見えます。


図1.照射の3回の繰り返し実験で検出されたイオン
73.6nmの光子と反応物を含むN₂-CH₄ 95-5％ガス混合物32Paの分圧。3つの実験は3つで報告されます
明確にするために、明確な色と質量スペクトルはわずかにシフトされています。 不確実性は、対応する各実験の各イオンについて報告されます
イオン信号変動の標準偏差の2倍まで 各実験で数十のスペクトルを測定します。


図2.1Pa inの圧力（下のパネル）を除いて同じ実験条件で得られたイオン質量スペクトル（Bourgalais et al.2019）
および（上のパネル）現在の作業では80Paです。 モデルの予測は
ケースごとに重ね合わせます。


図3.（黒）m / z 29のピークに正規化され、同じ実験と比較された3つの通常の実験の陽イオンスペクトル
同位体ガスを含む鉛:(赤）13CH₄、および（緑）15N
15N。 上のパネルは質量範囲27-32u（C2ブロック）に対応しますが、
下のパネルは、質量範囲41〜46 u（C3ブロック）に対応します


図4.2N₂イオン + CH₃に関連する反応経路の概略
反応。 赤で、三重項状態を報告しますが、これはほとんどあり得ません。 報告される相対エネルギー（電子+ ZPE）は、CCSD（T）/ aug-cc-pVQZ // CCSD（T）/cc-pVDZ計算から得られたものです。 2NNCH₂⁺の場合
、最も安定した最適化された構造を報告します
異性体。

5。結論
結論として、私たちの仕事は新しい反応の存在を示しています
現在のモデルでは考慮されていないもので、
ジアゾイオンの形成を最初に説明したのは
私たちの実験的発見との合意。重要な新しいイオン、CH₃N₂⁺の形成を予測します
およびCH₂N₂⁺、高い
タイタンの化学的性質への影響。しかし、これの枠組みの中で
研究では、ジアゾカチオンの形成につながる経路に焦点を当てました。将来、相互作用によって引き起こされるすべての経路の説明を完了することは価値があります。
N₂⁺イオンとCH₃ラジカル。さらに、この効率的なメカニズムは他の未知の人による追加の貢献の可能性を排除しない
将来的にも研究する価値のある反応。 そのような追加の反応の影響はさらに増幅するでしょう
タイタンの大気中のジアゾイオンの重要な形成は、現在の研究で明らかにされました。
タイタンの電離層でのジアゾイオンの形成が始まります
タイタンの電離層化学における新しい知識の分野。
また、より一般的には、この研究は
天体化学における実験的および理論的にイオンラジカル反応を研究することの重要性。確かに、私たちは
イオンとフリーラジカルとの反応は、形成することにより、タイタンの大気中のイオン中性化学の豊かさに貢献することができます
ジアゾ化合物。電荷移動反応と併せて、
これは、このクラスの反応で特に重要です。
フリーラジカルの低いイオン化ポテンシャル、少数派であるにもかかわらず、ここで報告されているタイプの結合形成反応
経路は、Nリッチの伝播に主要な役割を果たします
化学。さらなる実験的研究が必要であり、サポートされています
非経験的計算により、イオンと炭化水素ベースの遊離物質との間で発生する可能性のある化学反応性について詳しく知る
タイタンの雰囲気の中のラジカル。さらに、ジアゾ化合物は、
非常に反応性が高い。 N / C比が2であるため、タイタンの大気の化学有機鎖に前例のない効率で窒素を取り込むことができます。化学分析は
タイタンの大気エアロゾルの実験室類似体にジアゾシグネチャーが一貫して存在することを実際に示しました（Carrascoetal。2013）。 N2+間の反応
タイタンの上層大気中のCH3とジアゾイオンの形成は、光化学有機エアロゾルの窒素挿入経路を説明するパズル。

図A.1.　 最適化された形状の構造：N2CH3+およびN2CH2+
（この最後の場合、それらはダブレットスピン状態です）。 炭素原子はシアン、窒素青で、水素は白です。