發現碳氫化合物沙丘,有利於沙塵暴的形成,土衛六上也有沙塵暴

在新發表在《地球物理研究快報》期刊上的一項新研究中,土星大衛星土衛六(泰坦)上的氣象條件,似乎有利於塵暴的形成。土衛六是太陽系中最像地球,奇怪而遙遠的衛星世界。如果是真的,這些乾燥的旋風,可能是土衛六表面塵埃的主要推動者,就像火星上的一樣。卡西尼號飛船在2004年至2017年期間巡視了土星系統,觀測到衛星赤道地區的沙丘,覆蓋了多達30%的表面,並觀測到了一場大型沙塵暴。

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愛達荷州博伊西州立大學的行星科學家、這項新研究的主要作者布萊恩·傑克遜(Brian Jackson)表示:土衛六沙丘上的塵埃,被認為來自土衛六大氣層中的碳氫化合物氣溶膠。與在地球或火星上發現更熟悉的砂礫不同,它很可能有一種可塑性的質地。罕見的大沙塵暴看起來令人印象深刻,但沙塵暴將更多的總灰塵送入大氣,即使是在風比火星或土衛六更有影響力的地球上也是如此。

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土衛六表面的風通常非常弱,除非有一場大風暴經過,否則可能不會有那麼大的風,所以沙塵暴可能是泰坦上主要的塵埃輸送機制之一。土衛六上還沒有觀測到塵暴,這項新研究的作者,通過將氣象模型應用於2005年卡西尼號惠更斯探測器短暫訪問期間,從土衛六表面獲得的數據,預測了可能存在沙塵暴。當陽光溫暖地面和近地表空氣時,沙塵暴就會在乾燥、平靜的條件下形成。

神秘的塵土飛揚

上升的暖空氣產生了可見的漩渦,沙子和塵埃被卷在漩渦中。沙塵暴與龍捲風有一些相同的物理特性,但它們總是乾燥的,不會變得像龍捲風那樣大和具有破壞性,但是科學家們並不完全瞭解塵暴是如何工作的。當根據看到的風速,輸入沙塵暴應該揚起多少沙塵的數字時,他們似乎能夠吹起比預期更多的沙塵。可能有其他某種機制幫助拉起這些沙塵,或者公式是錯誤的。

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研究人員用攜帶氣象儀器的小型無人機,在俄勒岡州東南部的阿爾沃德沙漠追趕沙塵暴,正在進行深入觀察的努力。在火星的夏天,火星這顆紅色星球上異常乾燥的條件,會產生許多沙塵暴,那時它們可以發展得很大,高達8公里(5英里)。由於火星的大氣層如此稀薄,即使是時速200英里的大風,也只會造成輕微的震動。這使得塵暴的揚塵能力,對火星上塵埃的全球移動非常重要。

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可以看到塵暴掠過火星表面,看看它們的內部結構是什麼樣子,但這並不能告訴我們它們揚起了多少塵埃。火星大氣真的非常多塵,塵埃在氣候中扮演著重要的角色。塵暴即使不是主要的機制,也可能是揚起塵埃的最重要機制之一。如果土衛六上存在塵暴,塵暴可能也同樣重要,儘管土衛六表面的風,通常是溫和的,原因恰恰相反:土衛六的大氣密度是地球的1.5倍,但土衛六引力只有地球的七分之一,這使得泰坦的大氣層很難移動。

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它就是這種巨大、蓬鬆的大氣層。當有這麼多空氣時,很難讓它攪動,所以,土衛六表面通常不會有大風。和地球的大氣一樣,土衛六的大氣主要是氮氣,但它也含有數量可觀的乙烷和甲烷,這是天然氣的主要成分。土衛六是太陽系中除地球之外,唯一一個科學家觀察到流淌河流和液態表面湖泊證據的天體,但科學家們認為,在寒冷而遙遠的土衛六上,這些與地球相似的特徵不是水,而是液態碳氫化合物。

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這項新研究的沙塵暴預測,可能要等到美國國家航空航天局(NASA)的蜻蜓任務,在2034年到來時才能得到證實。在探測土衛六表面時,遭遇沙塵暴的衝擊,不太可能給這架大型八軸飛行器帶來麻煩。

博科園|研究/來自:美國地球物理聯合會

參考期刊《地球物理研究快報》

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