科學家們在土衛六上發現了極端甲烷風暴的證據

【博科園-科學科普】土星最大的衛星泰坦是一個神秘的地方;我們對它了解得越多，它在商店裡的驚喜就越多。除了地球之外唯一的一個有稠密、富含氮的大氣層外，它的表面還有甲烷湖和大氣中的甲烷雲。在這個水文循環中，甲烷從液體轉化為氣體，再回來與地球上的水循環相比非常相似。

根據加州大學洛杉磯分校的一項研究，泰坦經歷了嚴重的甲烷風暴，導致了在兩個半球發現的沖積扇。圖片：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

感謝NASA /ESA cassini - huygens任務，該任務於9月15日完成，當飛船撞上土星的大氣層時，我們在最近幾年學到了很多關於月球的知識。最新的發現是由加州大學洛杉磯分校的行星科學家和地質學家組成的，他們與泰坦的甲烷風暴有關。儘管這是一種罕見的現象，但這些暴風雨顯然變得相當極端。

這項研究的詳細內容，標題為「土衛六區域的極端降水模式與觀察到的沖積扇分布一致」，最近發表在科學雜誌《自然地球科學》上。在加州大學洛杉磯分校地球、行星和空間科學部門的研究生Saun p . Faulk領導下，該團隊對土衛六的降雨進行了模擬，以確定極端天氣事件是如何形成月球表面的。

卡西尼號宇宙飛船拍攝的泰坦大氣的圖像。圖片：NASA/JPL/Space Science Institute

科學家發現極端的甲烷風暴可能會像極端的暴風雨一樣，在月球表面形成一層堅硬的表面。在地球上強烈的暴雨在地質演化過程中起著重要的作用。當降雨量足夠大時，風暴就會引發大量的水流，將泥沙輸送到低地，形成錐形的特徵，即沖積扇。

在它的任務中，卡西尼軌道飛行器發現了在泰坦上使用它的雷達儀器的相似特徵的證據，這表明泰坦的表面可能受到強降雨的影響。雖然這些風扇是一個新的發現，但自從卡西尼號在2006年首次到達土星系統以來，科學家們一直在研究泰坦的表面。在那個時候就注意到了幾個有趣的特徵。

這些沙丘中包括了巨大的沙丘，它們主宰著土衛六的低緯度地區，以及支配其高緯度地區的甲烷湖和海洋，尤其是在北極地區。海-克拉肯母馬，利蓋亞母馬和Punga Mare -測量數百公里寬，高達幾百米深，並通過分支，河流的通道提供食物。還有許多更小、更淺的湖泊，有圓形的邊緣和陡峭的牆壁，通常在平坦的地方發現。

在這種情況下，加州大學洛杉磯分校的科學家發現，沖積扇的主要分布在50到80度之間。這使它們靠近南北半球的中心，雖然離兩極略近赤道。為了測試土衛六本身的暴雨會如何引起這些特徵，加州大學洛杉磯分校的研究小組依靠計算機模擬了泰坦的水循環。

由NASA的卡西尼號宇宙飛船收集的紅外線數據製成的泰坦北部湖泊的偽彩色馬賽克。圖片：NASA

他們發現雖然在泰坦的主要湖泊和海洋所在的兩極附近，雨水大多聚集在兩極附近，但最強烈的暴風雨發生在接近60度的緯度。這與沖積扇最集中的區域相對應，表明當土衛六確實有降雨時，它是相當極端的——就像季節性的季風暴雨一樣。

正如加州大學洛杉磯分校行星科學副教授、該研究的資深作者喬納森·米切爾所指出的，這與最近在地球上經歷的極端天氣事件並沒有什麼不同。氣候模型中最強烈的甲烷風暴每天至少會造成一英尺的降雨量，這與我們今年夏天從哈維颶風中看到的一樣。」

研究小組還發現，在土衛六上，甲烷的暴風雨是相當罕見的，在泰坦的每一年裡發生的時間都不到一次——這一過程達到了地球上29年半的時間。但是據加州大學洛杉磯分校的泰坦氣候模型研究小組的首席研究員米切爾說，這比他們預想的要多，本以為這些都是千禧年的大事，即便如此以很令人驚訝。

在過去泰坦的氣候模型表明，液態甲烷通常更接近兩極。但之前沒有研究過降水如何導致泥沙運輸和侵蝕，也沒有研究這將如何解釋表面上觀測到的各種特徵。因此本研究還表明，地物表面特徵的區域變化可能是由於降水的區域差異造成的。

最重要的是，這項研究表明地球和泰坦的共同點比之前想像的還要多。在地球上，溫度的差異導致了強烈的季節性天氣事件。在北美，龍捲風在早春期間發生，而暴風雪則發生在冬季。與此同時，大西洋的溫度變化是導致夏季和秋季之間形成颶風的原因。

類似地，在土衛六上，溫度和濕度的嚴重變化是引發極端天氣的原因。當溫度較低時，高緯度地區的濕潤空氣與較低緯度地區的較暖、乾燥的空氣相互作用，形成強烈的暴雨。這些發現在我們太陽系的其他天體上也很重要，比如火星上的沖積扇。

最後了解降水和行星表面之間的關係可能會帶來關於氣候變化對地球和其他行星的影響的新見解。這樣的知識也可以幫助我們減輕它在地球上所產生的影響，這些變化只是不自然的，但同時也是突然的，非常危險的。

誰知道呢？有一天，它甚至可以幫助我們改變其他行星和天體的環境，從而使它們更適合人類長期定居(aka)地球化

參考：UCLA, Nature

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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