土衛六遭遇「有機」沙塵暴

土衛六遭遇“有機”沙塵暴

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9月24日《自然:地球科學》雜誌上發表的一篇文章認為,土星最大的衛星——土衛六的赤道地區,存在著類似沙塵暴的天氣現象。泰坦星因此成為太陽系第三個存在沙塵暴的天體。

土衛六是個既很奇特,又在許多方面和地球很像的衛星。其表面和大氣中存在著和地球水循環相似的現象,但進行著循環的物質不是水而是碳氫化合物。現在這種相似和差異的統一性又多了一個例證,土衛六赤道地區會發生由有機物構成的沙塵暴。飛入空中的有機物來自土衛六表面的巨大沙丘,它們在稠密的泰坦星大氣層中飛舞,遮天蔽日。

土衛六遭遇“有機”沙塵暴

NASA

土衛六是太陽系唯一一個擁有稠密大氣的衛星,也是除地球外唯一一個表面存在大片液態物質海洋的天體。不同之處在於土衛六的河流、湖泊和海洋中流淌蓄積的不是水,而是以甲烷和乙烷為主的碳氫化合物。因此地球表面我們熟悉的水循環到了土衛六上,就變成了碳氫化合物分子蒸發、凝聚成雲,並最後以雨的形式降落回表面的過程。

土衛六上的天氣特徵也會像地球一樣隨季節而變化。每當春分和秋分,陽光直射赤道之時,土衛六的熱帶地區上空就會出現巨型雲團,醞釀出威力巨大的風暴。

科研人員在分析卡西尼探測器2009年土衛六北半球春分期間拍攝的紅外影像時,發現其赤道附近存在著3處異常亮斑。起初他們以為這些亮斑是某種類型的甲烷雲,但進一步的研究結果表明事實完全不是這樣。

土衛六遭遇“有機”沙塵暴

NASA

根據對土衛六雲層形成機制的已有認識,此時此地出現這樣的甲烷雲是不可能的。甲烷雲和水雲一樣是大氣對流的產物,而在這段時期內,在這個地區出現甲烷雲要求雲層中的甲烷微滴十分巨大,且這些雲層只可能出現在海拔非常高的高空中。而數據模型的分析結果表明,這些亮斑距離土衛六表面只有10000米左右。

亮斑也不可能是在土衛六表面凍結的甲烷雨或冰凍的流體,如果是這樣的地貌就會產生明顯的化學特徵,且能保留更長的時間。而這些亮斑最短只持續存在了11個小時,並在5周後全部消失。

模型分析結果顯示,這些特徵存在於土衛六的大氣中,且距離土衛六表面很近,非常有可能是一個非常薄的,由微小固體有機物顆粒構成的薄層。由於它們的下方就是土衛六赤道區附近的大片沙丘,唯一可能的解釋就是它們是被大風揚入空中的有機塵雲。

有機塵是由陽光和甲烷相互作用產生的有機分子凝聚而成,並落到土衛六表面的顆粒物。2005年惠更斯探測器在降落到土衛六表面的過程中,就曾激起過一小片有機塵。當然此次發現的有機塵暴規模不可同日而語。形成這次沙塵暴的風力,至少是惠更斯在土衛六表面測得的,以及通過氣候模型得到的平均風速的五倍。

強風和沙塵暴的存在還表明,土衛六赤道附近的巨型沙丘是在移動的,那裡的地表是活躍的,會持續地發生改變。風還會把沙塵遠距離輸送到其他地區,它是土衛六全球有機塵循環過程中的重要一環。

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


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