土卫六泰坦上布满了甲烷湖泊,为什么大气层中甲烷含量却非常低?

我就是兔斯基


问题提得很好,再进一步,我们还能从问题里找到答案。

土卫六上布满甲烷湖泊,大气层中甲烷含量极低的原因是:土卫六上太冷了,甲烷气体都冷凝成了液体,形成了甲烷湖泊。

土卫六很像地球,有厚重的大气层,地表有液体海洋,还有丰富的有机元素。如果太阳系有地外生命的话,土卫六的机会最大。

土卫六的概况

土卫六大气中有98.44%是氮气,是太阳系中除了地球外的唯一的一颗富氮星体。大气里占小部分的是不同种类的碳氢化合物残余(包括甲烷、乙烷)。

土卫六的地表温度是-179℃,甲烷和乙烷在土卫六上都以液体形态存在。甲烷在土卫六上的情形就像水在地球上的情形一样。土卫六上会刮风下雨,下的雨是甲烷雨,甲烷雨落到地面上,冲刷出一条条的甲烷溪流,汇集成一个个的甲烷湖泊。

液态甲烷跟水不同的是,在土卫六上液体甲烷黏糊糊的,你在甲烷海里游泳,就像在汽油池子里游泳一样。


土卫六的第一次亲密接触

在登陆探测器惠更斯登陆土卫六之前,所有对土卫六的地面描述都来自于推测。因为土卫六的大气层实在是太厚了,外围的轨道探测器根本看不穿被大气层包裹的土卫六到底长成什么样。

2004年土星探测器卡西尼到达土星轨道,开始对土星和它的卫星群的探测工作。卡西尼还带了一个小机器人叫惠更斯,惠更斯的任务就是登陆土卫六,看看地面上到底有没有液体海洋。

卡西尼把惠更斯带到土星轨道后,就跟惠更斯分手了,让惠更斯自己去土卫六。为了减少机器重量,惠更斯身上没有安装太阳能电池板充电,它只能依靠自身的电池工作。为了节约宝贵的电池能量,惠更斯是在休眠状态中滑行到泰坦星的。

惠更斯在土卫六上只工作了短短的几个小时,就耗尽电量留在了土卫六。它拍摄了土卫六地表的第一张照片,照片里的泰坦星是一个被橙色烟雾笼罩,雾气蒙蒙,光线昏暗的荒芜之地。

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惠更斯的电池只能支持它把数据发给卡西尼,通过卡西尼传回到地球。惠更斯跟卡西尼之间有2个通讯频道,在传输数据时,由于指挥程序的错误,只打开了一个频道。惠更斯一共拍摄了700张照片,卡西尼只收到了其中的一半,另外一半照片丢失了。

惠更斯是迄今为止距离地球最远的登陆机器人。


土卫六的深入探寻

虽然惠更斯没有发现土卫六上有生命的痕迹,但它确认了土卫六上有液体甲烷海洋。科学家很兴奋,希望能在甲烷海底找到生命。下一步的计划就是派一个潜水艇机器人登陆土卫六,进入甲烷海寻找生命。

甲烷海跟地球上的海洋不一样,在地球上工作的潜水艇到了泰坦星上并不适用。在泰坦星上,空气的主要成分是氮气,沉入到寒冷的甲烷海里,压力大了一些,氮气会液化成液体,所以甲烷海的潜水艇不能像地球潜艇一样直接使用压缩空气。未来的潜水艇机器人会从地球上携带压缩氖气罐去泰坦星。氖气在甲烷海里不会液化成液体,可以用来推动压水舱里的甲烷液体排到海里,从而控制潜水艇的升降。

潜水艇机器人预计在20年后成行,到时候我们就能知道土卫六的甲烷海里有没有生命了,期待。

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法兰西is培根


在生命诞生的早期,地球的大气都是以甲烷为主的,就跟土卫六泰坦上一样,地球诞生的第一批细菌就是跟甲烷打交道的厌氧菌。如果按照这个步骤发展下去,地球也不可能诞生现在如此丰富多彩的世界,但在23.2亿年前,地球发生了一件大事——大氧化事件。

大氧化事件是指约23.2亿年前,大气中的游离氧含量突然增加的事件。为啥会发生,科学家没有定论,只是通过地质分析发现这一现象,在短短几百万年时间内,氧气的含量增加了1万倍,而产生甲烷的细菌为厌氧菌,氧气的大量增加造成大量甲烷细菌死亡,使得地球上矿物的成分发生了变化,促进了多细胞生物的发展,从而形成现在有生命的世界。

大气氧化事件有一个假设——早期地球诞生了海藻类植物进行光合作用,使得地球上的氧气迅速增加,从而杀死厌氧菌,海藻继续增加,氧气持续升高,而甲烷细菌大量死亡,甲烷浓度进一步减少。


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