首次發現土衛六沙塵暴

前段時間我們介紹了火星上席捲全球的沙塵暴，那麼除了地球和火星，其他擁有大氣的行星上是否也有揚沙或沙塵暴呢？9月24日，一組研究人員在《自然地球科學》雜誌上發表論文稱，依靠美國航天局「卡西尼」號探測器發現在土衛六「泰坦」上也存在沙塵暴天氣！

土衛六「泰坦」表面藝術想像畫（來源：io9，繪圖：Ron Miller）

「泰坦」是個迷人的世界，在太陽系諸多衛星中「獨樹一幟」。它擁有一個比火星還要濃密的大氣，表面擁有液態海洋，只不過不是水而是甲烷、乙烷之類。「泰坦」有明顯的大氣活動，甚至有人懷疑存在類似地球的水循環過程——碳氫分子蒸發凝結成云然後形成雨滴或水珠降落地面。不過，即便跟隨「卡西尼」號一同遠足的「惠更斯」號，在「泰坦」成功實施了軟著陸，但也並未獲得太多的信息，沒有發現有明顯降水過程，表面似乎有微風但也並無特別之處，這讓「泰坦」始終保持著慣有的神秘。

「惠更斯」號在土衛六表面著陸的藝術想像畫（來源：ESA）

法國巴黎狄德羅大學的天文學家塞巴斯蒂安·羅德里格斯（Sebastien Rodriguez）率領的團隊通過「卡西尼」號留下的影像資料發現「泰坦」上也像地球和火星一樣，可能存在沙塵天氣。羅德里格斯的團隊在2009年的紅外圖像中辨識出三處不太尋常的亮點，一開始他們認為可能是同種類型的甲烷雲，不過，另有一項研究卻暗示沒那麼簡單。「泰坦」的天氣隨季節變化，特別在其春分時，太陽直射在它的赤道上，大片的雲層在熱帶地區形成，應當會形成較大的甲烷對流雲，蘊含巨大的液滴，並且處於非常高的海拔高度，這與地球上暴雨雲團類似。但是模型給出的意見，新出現的特徵並不會達到那麼高。同時，研究人員還排除了以冰凍甲烷雨或冰熔岩的形式存在於泰坦表面的可能，因為它們應該會在表面停留較長時間，而實際觀測到的亮斑僅持續了11小時至5個星期。

「卡西尼」號拍攝到「泰坦」表面亮斑（來源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University Paris Diderot/IPGP/S. Rodriguez et al. 2018）

計算機模擬顯示，這些特徵具有大氣屬性，但卻非常接近地表，說明所含顆粒物較大，極有可能是極薄的固體有機顆粒層。從空間位置來說，它們也恰巧處在「泰坦」赤道附近的沙丘和平原上。因此，對這種現象最合理的解釋是——從沙丘上揚起的塵埃雲，或者更通俗地講是一場甲烷風暴。陽光與甲烷的相互作用形成的有機分子大到一定程度就會落回表面，成為有機塵埃。這個解釋與2005年1月「惠更斯」號探測器在土衛六表面時吹起的有機塵埃基本吻合，只不過「卡西尼」觀測到的沙塵暴規模大很多。結合「泰坦」的大氣密度可以推測出形成這種天氣所需的近地表風速必須非常大，是「惠更斯」測量的平均風速的5倍以上。而在如此規模的強風作用下，沙子也會運動，這造成「泰坦」赤道附近的巨大沙丘非常活躍富於變化。並且，不排除「泰坦」和地球、火星上的情況相似，風能夠把沙塵揚起傳送到很遠地方。

「泰坦」表面沙塵暴想像畫（來源：IPGP/Labex UnivEarthS/University Paris Diderot – C. Epitalon & S. Rodriguez）

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