土衛六南極上空發現巨大冰云：似地球上的霧

2015年11月17日 10:22      葉子

卡西尼號探測器近日在土衛六的平流層底部和中部之間發現了大量冰雲。



隨著土衛六泰坦上南半球冬天的臨近，一場規模巨大的極地渦旋正在逐步形成之中。卡西尼號探測器近日在土衛六的平流層底部和中部之間發現了大量冰雲。研究人員認為，它的密度較低，類似於地球上的霧，但可能有著平坦的上邊界。　　隨著土衛六泰坦上南半球冬天的臨近，一場規模巨大的極地渦旋正在逐步形成之中。卡西尼號探測器近日在土衛六的平流層底部和中部之間發現了大量冰雲。研究人員認為，它的密度較低，類似於地球上的霧，但可能有著平坦的上邊界。

       北京時間11月17日消息，隨著土衛六泰坦上南半球冬天的臨近，一場規模巨大的極地渦旋正在逐步形成之中。

　　卡西尼號探測器近日在土衛六的平流層底部和中部之間發現了大量冰雲。該探測器此前拍攝的圖像顯示，有一大片雲在土衛六南極上方約186英里(約合300公里)處盤旋，但這還僅僅是冰山一角而已。最新發現的冰雲系統規模比此前發現的要大得多，且位於其下方，最高處海拔約為124英里(約合200公里)。

　　凱莉?安德森(Carrie Anderson)是該研究項目的帶頭人，她表示這片雲的範圍跨越了足足5個緯度(在南緯75度至南緯80度之間)，換算成長度在150英里左右(約合240公里)。

　　它由卡西尼號上的複合紅外分光計(CIRS)所發現。研究人員認為，它的密度較低，類似於地球上的霧，但可能有著平坦的上邊界。

　　過去幾年間，卡西尼號探測器有幸觀察到了土衛六南極附近從秋天到冬天的過渡階段——這是人們首次利用宇宙飛船看到土衛六上冬天的開端。

　　由於按照地球曆法來算、土衛六的每個季節都長達七年半之久，等到卡西尼號探測器於2017年結束其任務時，土衛六的南極地區仍將處在冰封的冬季。

　　「我們在觀察紅外數據時發現，我們此前從未見過與土衛六上的冰雲類似的東西，」凱莉?安德森說道，「這簡直像是給我們臉上狠狠來了一下。」

         卡西尼號於2012年接近土衛六時，首次觀察到了上面發生的變化。該探測器此前拍攝的圖像顯示，有一大片雲在土衛六南極上方約186英里(約合300公里)處盤旋。而就在最近，卡西尼號上的複合紅外分光計又在其下方發現了一片面積驚人的冰雲。

　　卡西尼號於2012年接近土衛六時，首次觀察到了上面發生的變化。該探測器此前拍攝的圖像顯示，有一大片雲在土衛六南極上方約186英里(約合300公里)處盤旋。而就在最近，卡西尼號上的複合紅外分光計又在其下方發現了一片面積驚人的冰雲。



　　今年11月11號，安德森在於馬里蘭州美國國家海港舉辦的美國天文學會行星科學部門年會上公布了這些研究結果。

　　研究人員發現，土衛六南極上空冰雲的形成方式不同於地球上雨雲的形成方式。

　　對於後者而言，從地表蒸發的水蒸氣在上升至對流層時，會與冷空氣相遇。如果在其所在高度上，氣溫和氣壓都達到某一合適的程度，水蒸氣就會凝結成雲。土衛六上的甲烷雲就是以類似的方式形成的。

　　然而，土衛六極地上空的雲所處海拔要高得多，且形成方式有所不同。大氣循環將較暖一側半球極地上空的氣體輸送到較冷一側的半球極地上，這些溫暖的氣體會隨之下沉，就像浴缸中的水從出水口漏出去一樣。下沉的空氣由煙霧狀的碳水化合物和腈類物質組成，在下降過程中，溫度會變得越來越低。由於不同的氣體凝點不同，形成的雲便分成了若干層。

　　卡西尼號探測器於2004年首次到達土星，當時土衛六的北極正處於冬季中旬。由於北極地區現已過渡到了春季，所以上空的冰雲已經消失了。而與此同時，南極地區上空正在形成新的冰雲。這說明土衛六的全球大氣循環方向已經發生了改變。

　　「土衛六的季節性變化一直令我們感到激動和驚喜，」NASA噴氣推進實驗室的斯科特?埃金頓(Scott Edgington)說道，「卡西尼號憑藉其上搭載的高水平設備，將繼續對土衛六的季節變化進行階段性研究，直到2017年其任務結束為止。」

　　極地上空冰雲的大小、高度和成分將幫助科學家更好地理解土衛六上冬季的特性和嚴峻程度。

　　從卡西尼號之前拍攝的冰雲中，科學家推算出，土衛六南極的溫度至少為零下238華氏度(約合零下150攝氏度)。而這片新發現的冰雲位於平流層下層，所處溫度比南極點更低。其中的冰粒由多種元素組成，包括氫、碳、氮等。

　　安德森和同事在CIRS從北極搜集的數據中也發現了同樣的物質組成特徵，但信號比南極要弱得多。

　　而南極上空冰雲中表現出的明顯特徵證明了一點：在土衛六上，冬天開始時比結束時要嚴酷得多。

　　「能夠看到土衛六上冬季的早期階段令我們非常激動，」安德森的一名同事，羅伯特?薩繆爾森(Robert Samuelson)說道，「目前為止，我們在南極發現的一切現象都說明，土衛六南半球冬天的開始階段遠比北半球冬天結束時更加嚴峻。」

過去幾年間，卡西尼號探測器有幸觀察到了土衛六南極附近從秋天到冬天的過渡階段——這是人們首次利用宇宙飛船看到土衛六上冬天的開端。

　　過去幾年間，卡西尼號探測器有幸觀察到了土衛六南極附近從秋天到冬天的過渡階段——這是人們首次利用宇宙飛船看到土衛六上冬天的開端。


　　土衛六上的天氣

　　土衛六在太陽系中是一個獨特的存在，因為它有著稠密、由氮氣和甲烷構成的大氣，從某些方面來說，和地球有些相似，但從另外一些方面來說，又與地球大相徑庭。

　　它的地表溫度約為零下300華氏度(約合零下180攝氏度)。從質量上來說，其固體部分的一半都由水構成。作為類地行星，地球表面覆蓋著一層由岩石組成的地殼，而土衛六的表面則主要覆蓋著冰層。

　　和地球一樣，土衛六也有著季節的變換，不過每個季節都會持續七年半之久。

　　在2009年度過晝夜平分線之後，土衛六的南極地區便進入了極夜中，徹底為黑夜所籠罩。

　　對於人類來說，我們自己的月球已經夠難造訪了，而至於土衛六，研究人員認為，它很可能將任何來客殺個片甲不留。

　　去年，科學家在這顆土星最大的衛星上發現了一片巨大的、由氫氰酸構成的雲，約為英國面積的四倍大。他們表示，該發現「純屬意料之外」。(葉子)