氮气与甲烷混合气生成CN自由基研究

摘要

CN自由基在生命形成过程中起着重要作用。在早期行星大气中,CN的生成与氮气(N2)和甲烷(CH4)有密切关系。以土卫六大气成分为参考,利用CH4和N2的混合气体模拟早期大气环境,并对模拟大气进行辉光放电产生CN自由基,通过测量CN自由基的吸收光谱研究了CH4、N2比例和土卫六大气中的痕量气体对CN生成的影响。在N2和CH4混合气体的低压辉光放电中,当CH4气压占总气压的20%左右时,CN自由基的生成浓度最大。保持N2和CH4气压配比不变而改变总气压时,起初CN自由基浓度随总气压增加而增加;当总气压超过60 Pa时,CN自由基浓度随着总气压的增加趋缓;而当总气压大于90 Pa时,CN浓度随着总气压的增加缓慢减少。在给定气压和CH4-N2浓度配比条件下,CN自由基的浓度都随放电电流增加而增大。土卫六大气中存在痕量水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO),在N2和CH4混合气体放电过程中加入少量这些气体都会抑制CN自由基的生成。