Молекулярный азот N2 является главным молекулярным газом в атмосферах Титана (спутник Сатурна), Тритона (спутник Нептуна) и Плутона. Вторым по общей концентрации газом в атмосферах упомянутых планет является метан СН4. Принципиальным отличием атмосферы Титана от атмосфер других спутников планет Солнечной системы является наличие желтой дымки (смога), которая не позволяет наблюдать поверхность Титана в видимом диапазоне из космоса. Основным результатом исследований такой дымки было установление факта, что частицы смога образуются в результате полимеризации и конденсации углеводородов и нитрилов, а также рекомбинации тяжелых ионов. При этом в полимеризации участвуют С3, С4, С5 и т.д. углеводороды и нитрилы. На высотах ниже 400 км основным источником вносимой в атмосферу Титана энергии являются космические лучи. Взаимодействие высокоэнергичных космических лучей с газами атмосферы Титана (N2 и СН4) приводит к образованию потоков вторичных электронов на высотах средней атмосферы во время процессов ионизации молекул. Вторичные электроны, сталкиваясь с молекулами углеводородов, вызывают процессы диссоциации как указанных молекул, так и других углеводородов, способствуя тем самым образованию химически активных радикалов на данных высотах. В настоящем исследовании рассмотрена электронная кинетика триплетных состояний A3u+, B3Πg, W3Δu, B'3Σu–, C3Πu N2 в средней атмосфере Титана на высотах 50-250 км при высыпании в атмосферу космических лучей. В расчетах учитываются внутримолекулярные и межмолекулярные переносы энергии электронов при неупругих столкновениях электронно-возбужденного молекулярного азота с молекулами N2, CH4, CO. При этом рассмотрена температурная зависимость скоростей неупругих взаимодействий с участием электронно-возбужденных молекул азота для Т=120-300 К. Приведены рассчитанные концентрации метастабильного азота N2(A3Σu+,v=0-20) и электронно-возбужденного N2(B3Πg,v=0-12) на высотах 70 и 250 км средней атмосферы Титана. Исследовано взаимодействие электронно-возбужденных молекул N2 с молекулами углеводородов в средней атмосфере Титана на высотах 50-250 км. Впервые показано доминирование реакций метастабильного молекулярного азота с молекулами углеводородов с образованием радикалов по сравнению с процессами взаимодействия углеводородов с заряженными частицами.

Автор признателен правительству Российской Федерации и Министерству высшего образования и науки РФ за поддержку по гранту 075-15-2020-780 (N13.1902.21.0039).