土卫六是继地球和火星之后,太阳系中有沙尘暴的星球

文章作者:bianji3 | 2018-09-27
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土卫六(Titan,又称为泰坦星)是环绕土星运行的一颗卫星,是土星卫星中最大的一个,也是太阳系第二大的卫星,是一个与地球非常相似的有趣世界,甚至是太阳系中唯一拥有大气层的卫星。不同的是,地球的河流、湖泊、海洋充满了水,而土卫六上主要是甲烷和乙烷等“液体水库”。 在独特的循环中,碳氢化合物分子蒸发,凝结成云、并降雨回到地面。泰坦的天气因季节而异,与地球有类似的昼夜平分点。

当太阳穿过泰坦的赤道时,大热的云层可以在热带地区形成,并导致强大的“有机(甲烷)风暴”。 在几次飞越的过程中,卡西尼号有幸见识到了这样的景象。

今日在《自然地球科学》( Nature Geoscience )杂志上发表的这项研究,有助于科学家们更好地了解这颗“大卫星”的迷人动态环境。

同时它也是继地球和火星之后,太阳系中有沙尘暴的星球。 研究一作、法国巴黎狄德罗大学的天文学家  Sebastien Rodriguez 表示:

我们已经知晓了土卫六的地质和烃类循环,现在又发现了它与地球、火星的另一个类比 —— 活跃的尘埃循环。

大气化学产生的复杂有机分子(从泰坦赤道附近的大沙丘地区扬起), 一旦足够大,最终就会回落至地表。

 

卡西尼号“可视与红外测绘光谱 仪” 2009~2010 年间拍到的“清晰明亮点”

在 2009 年的“北方昼夜平分点”周围拍摄到的一批红外照片中,塞巴斯蒂安及其团队发现图片中有三个不同寻常的异象,他们认为可能正是这种甲烷云。

然而彻底的调查,显示其完全不同 —— 根据我们对泰坦云形成的了解,该地区一年中这个时期的甲烷云,在物理上是不可能的。

该区域内可以发展的对流甲烷云,将会包含巨大的水滴,并且处于非常高的高度,远高于建模所示的 10 公里。

研究人员还能够排除这些特征,实际上是以冰冻甲烷雨、或冰冷的熔岩形式而存在于地表上。 这样的表面斑点具有不同的化学特征,并且可以保持长时间可见。

而本研究中的明亮特征,仅在 11 小时 ~ 五周内可见。建模还指出,这些属于大气特征,但仍然靠近于地表 —— 最有可能形成一层非常薄的微小固体有机颗粒。

由于它们位于泰坦赤道附近的沙丘地带, 唯一剩下的解释,就是这些斑点实际上失聪沙丘上扬起的尘埃云。

 

卡西尼号飞越土卫六(Titan)的想象图

塞巴斯蒂安称, 尽管这是有史以来第一次观察土卫六的沙尘暴,但这一发现并不令人惊讶。

我们认为,当惠更斯探测器于 2005 年 1 月降落在其表面时,其强大的空气动力学尾流,就会产生少量的有机尘埃。

在泰坦上着陆之前,惠更斯只对其地面风速进行了一次直接的测量。当时的数值非常低,还不到 1 m/s 。

但卡西尼号纪录的规模,显然要大得多。我们从中看到,要产生如此大的尘埃,所需的地面风速必须非常强大 —— 大约是地表测量和气候模型估算平均值的五倍。

目前对于这种强烈的地面风,唯一令人满意的解释就是 —— 它们可能与我们在该地区、和季节观察到的巨大甲烷风暴前可能出现的强烈阵风有关。

这种被称作‘haboob’的现象(在干旱地区暴风雨前有巨大的尘埃云),在地球上也可以观察到。

强风产生大规模沙尘暴,意味着下层的沙子也开始运动 —— 覆盖泰坦赤道地区的巨大沙丘仍然活跃,并且在不断变化着。

风可以将沙丘上产生的尘埃远距离运输,导致土卫六上有机尘埃的全球循环,并产生于地球和火星上相似的观测效果。

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