研究：Donald M. Hunten 撰写的《泰坦上烟雾颗粒中的乙烷封存》，发表在《自然》杂志上。
动机：自 20 世纪 80 年代初以来，天文学家们推测，土星巨型卫星泰坦的表面可能覆盖着半英里深的、晃动的液态乙烷海洋。这将是宇宙中除地球以外已知的唯一另一个海洋。理论上，阳光应该会反射出泰坦的乙烷波浪，但使用夏威夷红外望远镜的测量未能探测到这种反射。此外，当“惠更斯”号探测器降落在泰坦上时，它撞到了相当坚实的地面。那么，那些液体去哪儿了？亚利桑那大学图森分校月球与行星实验室的 Donald Hunten 声称知道答案：他对泰坦大气中降落颗粒的观察表明，所谓的海洋是由一堆固体的“烟尘”组成的。
虽然“smust”（烟尘）听起来可能像是一只不受欢迎的啮齿动物藏在你床下排泄出的腐烂、难闻的分泌物，但实际上它是由烟雾和乙烷组成的尘埃混合物，覆盖着泰坦，厚度超过一英里。81 岁的物理学家和行星科学家 Hunten 从“dust”（尘埃）和“smog”（烟雾）两个词中创造了“smust”一词。他认为，在太阳系 45 亿年的生命周期中，这些蓬松物质形成的移动沙丘——而不是液态乙烷——必然堆积在土星的卫星上。
方法：加州理工学院一个团队的光化学模型表明，乙烷（一种在泰坦上被旅行者号航天器和欧洲红外空间天文台探测到的碳氢化合物）是在太阳紫外线分解甲烷（泰坦富氮大气中的一种微量成分）时产生的，形成了一锅有机分子，形成了浓密的橙棕色烟雾。最初人们认为乙烷会凝结成液滴，并在泰坦零下 290 华氏度的极寒大气中降落。
Hunten 已经思考泰坦大气三十多年了，他通过专注于一个他称之为自己实验室的近邻行星——木星（其大气也含有乙烷）——来研究泰坦缺失海洋的谜团。泰坦距离太阳平均 8.87 亿英里，比木星距离太阳的距离大约是木星的两倍，但根据 Hunten 的说法，“这两个天体的光化学过程足够相似，你可以将相同的原理应用于它们。” 1995 年，他在使用“伽利略”号探测器上的质谱仪观测木星大气时发现，云层顶部的乙烷分子稀疏到不足以凝结成液体——每立方厘米只有 2 万亿个分子。要在木星 189 华氏度的温度下凝结成液滴，其浓度需要高得多，每立方厘米 3 亿亿个分子。在泰坦上，乙烷的浓度约为每立方厘米 4 万亿个分子——在月球更冷的温度下，这太低了，不足以凝结成任何东西，除了最稀薄的云。
Hunten 认为，乙烷分子无法形成液滴，因此它们会附着在泰坦大气中的烟雾颗粒上。“烟雾颗粒以其非常、非常蓬松的结构而闻名，里面充满孔洞，因此它们是乙烷附着的绝佳场所，”他说。另一个线索来自已结冰的“惠更斯”号探测器，它于 2005 年 1 月 14 日降落在泰坦表面。在下降过程中，探测器将红外成像仪器对准了太阳。通过观察太阳模糊的光晕以及烟雾颗粒如何散射光线，行星科学家们可以辨别出这些颗粒确实是蓬松的——密度仅为每立方厘米 0.1 克，半径为 0.9 微米——而不是球状的，像液滴一样。
意义：许多天文学家对泰坦上没有海洋感到失望，但烟尘为这颗月球带来了独特的奇幻景象。随着时间的推移，烟尘向下飘落，最终沉积成风吹的沙丘，这似乎在“卡西尼”号航天器的雷达图像中有所 দেখা。这可能意味着未来宇航员将面临危险的条件：“我预计你们会深陷这种细小的灰尘中，深到脚踝到臀部，” Hunten 说。“这可能完全不舒服。”尽管如此，泰坦的有机烟尘可能蕴藏着关于生命起源的线索。“我们认为，那里很可能存在所有这些有趣的分子，它们类似于原始地球上存在的分子，而大多数人认为这些分子导致了地球上生命的进化，” Hunten 说。“所以它有点像我们认为地球曾经可能是什么样子的模型。”
