最有希望孕育生命的土衛六,被發現猙獰的一面,表面沙塵暴肆虐

美國華盛頓州立大學科學家領導的一支國際團隊,曾經以宜居性和與地球的相似度,對人類在宇宙中已發現天體進行排名。在這份排名裡,身負人類重望的火星僅僅位列第三,木衛二排名第四。而位列第一的,是土星最大的衛星——土衛六。

在太陽系所有的衛星中,只有土衛六擁有著完整的大氣層。而且,土衛六的大氣層和地球一樣,也是以氮氣為主。甚至,土衛六的大氣層比地球還誇張,氮氣佔到了97%,表面大氣壓比地球還大一半,而且空氣循環極快。這個空氣循環指的不是風速,實際上,土衛六表面的風速很可能非常慢。不過,由於引力只有地球的1/6,土衛六的大氣層非常蓬鬆。

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土衛六的塵魔

最近,愛達荷州博伊西州立大學的行星科學家布萊恩·傑克遜(Brian Jackson)在《地球物理研究雜誌》上發表了自己最新的研究成果。這篇文章的標題簡單明瞭,直奔主題:《土衛六上的塵魔(Dust Devils on Titan)》。

塵魔:這個概念不是傑克遜獨創來誇張土衛六表面環境的,而是很早之前就有的詞語。通常來說,塵魔指的是一種威力強、壽命短、形狀特殊的旋風,看起來有點像小型的龍捲風,小的只有半米寬、幾米高,大的寬十幾米,高度超過一千米。塵魔通常由對流驅動,而且在晴天就可以產生,不過因為時間短,所以一般不會造成什麼破壞——在地球上是這樣的。

卡西尼號探測器在還沒有墜入土星大氣層的時候,曾經多次對土衛六進行探測。根據卡西尼號的觀測,土衛六表面有30%的區域被沙丘所覆蓋,這些區域都位於赤道附近。和地球不同的是,土衛六的沙丘不是真的沙子,而是碳氫化合物。每當土衛六表面風起的時候,吹起來的都是碳氫化合物顆粒。

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(圖片說明:土衛六地圖,紫紅色區域都是碳氫化合物構成的沙丘)

土衛六塵魔與火星沙塵暴的區別

由此,科學家們聯想到了另一個被沙塵暴肆虐的天體——火星。

在火星的表面,沙塵暴經常肆虐全球,非常恐怖。遮天蔽日的沙塵有時甚至可以達到180米/秒的速度(地球上12級大風的速度才只有32.6米/秒),而且可以持續數個月之久。在這樣的沙塵暴作用下,整個行星都被沙塵所覆蓋。

實際上,我們並沒有真正在土衛六表面發現過正在進行的塵魔。但是由於土衛六表面的沙塵主要集中於赤道區域,我們可以推測:它並沒有經歷過火星那樣全球性的恐怖沙塵暴,而是塵魔在赤道附近肆虐。我們對土衛六的觀測還非常少,塵魔持續時間又不長,所以我們沒有目擊到也是可以理解的。雖然威力不如火星沙塵暴那麼恐怖,但對於土衛六的碳氫化合物循環來說,這種塵魔也起到了至關重要的作用。

那麼,土衛六表面這些沙塵到底從何而來呢?

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(圖片說明:土衛六表面的香格里拉沙海)

科學家認為,這些沙塵可能都是從土衛六大氣層中落下的碳氫氣溶膠。“儘管我們稱它為沙塵,但它和地球或者火星上的沙塵都不一樣。”傑克遜說。地球或者火星上的沙塵都是從母體地質結構中分離出來的砂礫,但土衛六上的沙塵可能會很黏。

土衛六與地球塵魔的不同

傑克遜為此利用計算機模擬了土衛六表面的塵魔現象,不過,當他將實際觀測到的風速輸入進去的時候,模擬顯示被揚起的塵沙數量比預期的要多。“可能有一些其他的機制在幫助塵魔揚起這些塵埃,或者我們的方程是有問題的。"傑克遜這樣解釋。

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實際上,對於地球表面的塵魔現象,我們也還沒有完全瞭解。我們通常認為塵魔並不需要風來啟動,而是在溫暖、乾燥的環境下,暖空氣上升為旋渦,從而捲起塵埃,形成塵魔。不過,關於塵魔的形成機制,目前也並沒有定論,這只是比較流行的說法。

在地球上,塵魔很容易受到空氣溼度的干擾。比如在一場雨後,地表溫度會下降,塵魔也就無法再肆虐了。土衛六表面雖然也會下起甲烷雨,但是頻率非常低,有些地方每10年才會迎來一次大雨。雖然這樣的雨需要好幾個“土衛六年”才能蒸發,但對於塵魔的抑制作用恐怕非常有限。因此,傑克遜推測,土衛六表面的塵魔會比地球更加肆無忌憚。

塵魔的意義

大氣層對於一顆行星有多麼重要的意義,我想不用多說。

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某些局部的氣象變化,就有可能影響全球的氣候,這就是所謂的蝴蝶效應。因此,土衛六表面是否有塵魔,也有可能影響土衛六的宜居性。

關於土衛六表面是否有塵魔的問題,我們不會困惑太久。根據美國國家航空航天局的計劃,他們將在2026年4月份左右發射專門用於研究土衛六的探測器——蜻蜓探測器,在土衛六表面實地考察。

蜻蜓探測器是一款非常先進的無人機,其主要目的就是考察土衛六表面的生命跡象以及宜居程度,研究對象之一就是赤道附近區域。

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(圖片說明:蜻蜓探測器落地及啟動飛行示意圖)

屆時,土衛六表面到底有沒有塵魔,蜻蜓探測器將給我們一個明確的答案。同時,NASA的科學家們也應該為那裡的塵魔做好準備,不僅要考慮好如何觀測其中的機制和對土衛六的影響,還要小心不要讓蜻蜓探測器被塵魔摧殘……


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