土卫六遭遇“有机”沙尘暴

土卫六遭遇“有机”沙尘暴

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9月24日《自然:地球科学》杂志上发表的一篇文章认为,土星最大的卫星——土卫六的赤道地区,存在着类似沙尘暴的天气现象。泰坦星因此成为太阳系第三个存在沙尘暴的天体。

土卫六是个既很奇特,又在许多方面和地球很像的卫星。其表面和大气中存在着和地球水循环相似的现象,但进行着循环的物质不是水而是碳氢化合物。现在这种相似和差异的统一性又多了一个例证,土卫六赤道地区会发生由有机物构成的沙尘暴。飞入空中的有机物来自土卫六表面的巨大沙丘,它们在稠密的泰坦星大气层中飞舞,遮天蔽日。

土卫六遭遇“有机”沙尘暴

NASA

土卫六是太阳系唯一一个拥有稠密大气的卫星,也是除地球外唯一一个表面存在大片液态物质海洋的天体。不同之处在于土卫六的河流、湖泊和海洋中流淌蓄积的不是水,而是以甲烷和乙烷为主的碳氢化合物。因此地球表面我们熟悉的水循环到了土卫六上,就变成了碳氢化合物分子蒸发、凝聚成云,并最后以雨的形式降落回表面的过程。

土卫六上的天气特征也会像地球一样随季节而变化。每当春分和秋分,阳光直射赤道之时,土卫六的热带地区上空就会出现巨型云团,酝酿出威力巨大的风暴。

科研人员在分析卡西尼探测器2009年土卫六北半球春分期间拍摄的红外影像时,发现其赤道附近存在着3处异常亮斑。起初他们以为这些亮斑是某种类型的甲烷云,但进一步的研究结果表明事实完全不是这样。

土卫六遭遇“有机”沙尘暴

NASA

根据对土卫六云层形成机制的已有认识,此时此地出现这样的甲烷云是不可能的。甲烷云和水云一样是大气对流的产物,而在这段时期内,在这个地区出现甲烷云要求云层中的甲烷微滴十分巨大,且这些云层只可能出现在海拔非常高的高空中。而数据模型的分析结果表明,这些亮斑距离土卫六表面只有10000米左右。

亮斑也不可能是在土卫六表面冻结的甲烷雨或冰冻的流体,如果是这样的地貌就会产生明显的化学特征,且能保留更长的时间。而这些亮斑最短只持续存在了11个小时,并在5周后全部消失。

模型分析结果显示,这些特征存在于土卫六的大气中,且距离土卫六表面很近,非常有可能是一个非常薄的,由微小固体有机物颗粒构成的薄层。由于它们的下方就是土卫六赤道区附近的大片沙丘,唯一可能的解释就是它们是被大风扬入空中的有机尘云。

有机尘是由阳光和甲烷相互作用产生的有机分子凝聚而成,并落到土卫六表面的颗粒物。2005年惠更斯探测器在降落到土卫六表面的过程中,就曾激起过一小片有机尘。当然此次发现的有机尘暴规模不可同日而语。形成这次沙尘暴的风力,至少是惠更斯在土卫六表面测得的,以及通过气候模型得到的平均风速的五倍。

强风和沙尘暴的存在还表明,土卫六赤道附近的巨型沙丘是在移动的,那里的地表是活跃的,会持续地发生改变。风还会把沙尘远距离输送到其他地区,它是土卫六全球有机尘循环过程中的重要一环。

[参阅] https://www.nasa.gov/feature/jpl/dust-storms-on-titan-spotted-for-the-first-time


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