Когда солнечный свет или энергичные заряженные частицы из магнитосферы Сатурна попадают в верхние слои атмосферы Титана (выше 1000 км), они разрушают молекулы азота и метана. Это приводит к появлению тяжелых положительно заряженных ионов и электронов, которые, проходя через каскад химических реакций, производят широкий спектр различных углеводородов, которые и были обнаружены в атмосфере. Эти реакции, в конечном счете, приводят к образованию органических аэрозолей, которые были найдены в нижних (на высотах меньше 300 км) слоях атмосферы Титана. 

Аэрозоли в нижних слоях атмосферы Титана были изучены во время спуска европейского зонда «Гюйгенс», совершившего мягкую посадку на поверхность Титана в 2005 году, однако их происхождение оставалось неясным. Новая статья в Астрофизическом журнале (Astrophysical Journal) сообщает об обнаружении ПАУ – крупных углеродсодержащих молекул, которые формируются из небольших углеводородных молекул и молекул азота.

"Мы можем, наконец, подтвердить, что ПАУ играют главную роль в образовании дымки в нижней атмосфере Титана, и что химические реакции, приводящие к формированию этой дымки, начинаются высоко в атмосфере, – сказал один из авторов этой статьи Мануэль Лопес-Пуертас от Института Астрофизики Андалусии в Гранаде, Испания. – Это открытие удивительно: мы долго подозревали, что происхождение аэрозолей связаны с ПАУ, но не ожидали, что сможем доказать это с текущими инструментами". 

Открытие было сделано путем анализа инфракрасного спектра верхней атмосферы Титана. Спектральная особенность на волнах, близких к 3.28 мкм, говорила о присутствии ароматических углеводородов. Сначала ученые проверили, не могла ли эта особенность быть вызвана бензолом – простейшим ароматическим углеводородом, состоящим из одного кольца и имеющим формулу C₆H₆. Однако низкое содержание бензола не могло объяснить наличие столь яркой спектральной особенности. Тогда исследователи попытались объяснить ее наличием более сложных ароматических углеводородов, воспользовавшись базой данных, содержащей подробные спектры множества ПАУ. И на этот раз им сопутствовал успех: наблюдательные данные прекрасно объяснялись излучением смеси сложных полициклических ароматических углеводородов со средним числом циклов около 10 и 34 атомами углерода, входящими в состав одной молекулы.

ПАУ очень эффективно поглощают ультрафиолетовое излучение Солнца, распределяя энергию поглощенного кванта по молекуле и переизлучая ее в инфракрасном диапазоне. Образовавшись из небольших молекул под действием ионизирующих излучений, эти молекулы потом коагулируют в пылинки и опускаются вниз. 

Источник: http://saturn.jpl.nasa.gov/news/cassinifeatures/feature20130605/