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卡西尼揭示土衛六也有沙塵暴 類似地球和火星 - 科學探索 - jxmzone.com.cn

2018年09月25日 14:28 次閱讀 稿源:jxmzone.com.cn 條評論

土衛六(泰坦)是一個與地球非常相似的有趣世界,甚至是太陽系中唯一擁有大氣層的衛星。不同的是,地球的河流、湖泊、海洋充滿了水,而土衛六上主要是甲烷和乙烷等“液體水庫”。在獨特的循環中,碳氫化合物分子蒸發,凝結成云、并降雨回到地面。泰坦的天氣因季節而異,與地球有類似的晝夜平分點。

(IGPG / Labex UnivEarthS / University Paris Diderot / University Paris Diderot)

當太陽穿過泰坦的赤道時,大熱的云層可以在熱帶地區形成,并導致強大的“有機(甲烷)風暴”。在幾次飛越的過程中,卡西尼號有幸見識到了這樣的景象。

今日在《自然地球科學》(Nature Geoscience)雜志上發表的這項研究,有助于科學家們更好地了解這顆“大衛星”的迷人動態環境。

同時它也是繼地球和火星之后,太陽系中有沙塵暴的星球。研究一作、法國巴黎狄德羅大學的天文學家  Sebastien Rodriguez 表示:

我們已經知曉了土衛六的地質和烴類循環,現在又發現了它與地球、火星的另一個類比 —— 活躍的塵埃循環。

大氣化學產生的復雜有機分子(從泰坦赤道附近的大沙丘地區揚起),一旦足夠大,最終就會回落至地表。

卡西尼號“可視與紅外測繪光譜儀”2009~2010 年間拍到的“清晰明亮點”

在 2009 年的“北方晝夜平分點”周圍拍攝到的一批紅外照片中,塞巴斯蒂安及其團隊發現圖片中有三個不同尋常的異象,他們認為可能正是這種甲烷云。

幸运彩票然而徹底的調查,顯示其完全不同 —— 根據我們對泰坦云形成的了解,該地區一年中這個時期的甲烷云,在物理上是不可能的。

幸运彩票該區域內可以發展的對流甲烷云,將會包含巨大的水滴,并且處于非常高的高度,遠高于建模所示的 10 公里。

研究人員還能夠排除這些特征,實際上是以冰凍甲烷雨、或冰冷的熔巖形式而存在于地表上。這樣的表面斑點具有不同的化學特征,并且可以保持長時間可見。

而本研究中的明亮特征,僅在 11 小時 ~ 五周內可見。建模還指出,這些屬于大氣特征,但仍然靠近于地表 —— 最有可能形成一層非常薄的微小固體有機顆粒。

由于它們位于泰坦赤道附近的沙丘地帶,唯一剩下的解釋,就是這些斑點實際上失聰沙丘上揚起的塵埃云。

卡西尼號飛越土衛六(Titan)的想象圖(via:NASA)

塞巴斯蒂安稱,盡管這是有史以來第一次觀察土衛六的沙塵暴,但這一發現并不令人驚訝。

我們認為,當惠更斯探測器于 2005 年 1 月降落在其表面時,其強大的空氣動力學尾流,就會產生少量的有機塵埃。

在泰坦上著陸之前,惠更斯只對其地面風速進行了一次直接的測量。當時的數值非常低,還不到 1 m/s 。

但卡西尼號紀錄的規模,顯然要大得多。我們從中看到,要產生如此大的塵埃,所需的地面風速必須非常強大 —— 大約是地表測量和氣候模型估算平均值的五倍。

目前對于這種強烈的地面風,唯一令人滿意的解釋就是 —— 它們可能與我們在該地區、和季節觀察到的巨大甲烷風暴前可能出現的強烈陣風有關。

幸运彩票這種被稱作‘haboob’的現象(在干旱地區暴風雨前有巨大的塵埃云),在地球上也可以觀察到。

強風產生大規模沙塵暴,意味著下層的沙子也開始運動 —— 覆蓋泰坦赤道地區的巨大沙丘仍然活躍,并且在不斷變化著。

風可以將沙丘上產生的塵埃遠距離運輸,導致土衛六上有機塵埃的全球循環,并產生于地球和火星上相似的觀測效果。

[來源:ESA , via:New Atlas]

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