土星衛星泰坦（土衛六）上的赤道沙丘是太陽系中最引人注目的表面特徵之一，在這之前，科學家們還不確定它們形成的原因。新的實驗證據表明，這些沙丘是宇宙射線撞擊泰坦表面冰的結果。
土星衛星泰坦表面的沙丘
泰坦是太陽系中最整潔的地方之一。它是一顆土星衛星，其特點是大氣密度高，表面液體以碳氫化合物湖和海洋的形式存在，巨大的沙塵暴，以及冰火山噴出的水而不是熔岩。在泰坦的赤道上，有一個赤道沙漠，叫做香格里拉沙海，它是泰坦的獨有特徵，那裡是一個巨大沙丘網絡的所在地，其中最高的沙丘高達100米（330英尺）。利用美國宇航局的“卡西尼號”宇宙飛船和歐空局的惠更斯登陸器，研究人員已經能夠觀測到這些沙丘，它們的面積超過1000萬平方公里（390萬平方英里）。
在地球上，沙丘主要由硅酸鹽組成，但泰坦上的黑色沙丘是由有機物質構成的，其來源和組成尚不清楚。
先前的研究表明，這些有機物是在泰坦的大氣中產生的，這是甲烷、氮氣和太陽光子連鎖反應的結果。這些誕生於天空的微粒雨落在沙漠表面，在地質時間尺度上為沙丘提供了基質。
泰坦上肆虐的大氣風暴
本週發表在《科學進展》雜誌上的一項新研究提出了一個新的解釋，認為這些粒子是由星際宇宙射線的持續轟擊泰坦表面引發的複雜化學反應直接形成。
多虧了我們可靠的磁氣圈，地球表面受到了這種輻射的保護，但泰坦卻不能這樣說，它只能依靠厚厚的大氣層來吸收外來的輻射。
夏威夷大學的物理化學家拉爾夫·凱瑟和他的夥伴進行了一項實驗，以觀察冷凍乙炔（一種用於焊接的化合物）能否轉化為複雜的有機分子，如泰坦上看到的分子，特別是苯和萘。這項研究是由先前在泰坦沙丘附近地區觀測到的乙炔冰推動的。
泰坦沙丘
為了模擬宇宙射線的影響，研究人員用高能電子對樣品進行爆炸，然後將這種經過化學轉化的產品加熱到昇華點（當固體直接變成氣體）進行化學分析。實驗產生了預期的效果，把乙炔變成了黑色的有機“噴槍”，或者更專業地說，是含有三到四個碳環的多環芳烴（pahs）。
新的研究表明，多環芳烴，包括萘和菲及其前體苯、苯乙炔和苯乙烯，可以通過輻照冷凍乙炔來合成，這一過程可能發生在泰坦的表面，然後作為“有機沙丘材料的關鍵分子原料“，作者在研究報告中寫道。
這顯然不能證明泰坦上的沙丘是以同樣的方式產生的，但這對泰坦和太陽系其他地方，包括沒有大氣層的天體來說，這種有趣的可行性都是有可能存在的。在同一份新聞稿中，這項研究的合著者馬修·阿普蘭阿爾普說：“解開形成這種有機沙丘物質的起源和化學途徑，不僅對了解土衛六的化學演化至關重要，而且對於瞭解在350萬年前地球上出現生命之前，地球上的化學物可能是什麼樣子至關重要。”
美國宇航局的“蜻蜓”無人機將探測泰坦
我們仍然不能完全確定沙丘材料來自何處或者是由什麼構成的，但是美國宇航局的“蜻蜓”無人機可以發現更多關於這個謎團的線索，因為它的初始任務是探測泰坦沙丘。可悲的是，我們將不得不等待一段時間，因為“蜻蜓”要到21世紀30年代中期才能登上泰坦朦朧的金色天空。
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