土衛六大氣為何如此稠密?

土衛六獨佔鰲頭



土衛六大氣為何如此稠密?


在卡西尼號2011年5月11日傳回的自然色合成照片中,土衛六那薄紗狀的圓盤十分顯眼。體積較小、距離更遠的土衛二的明亮圓盤似乎與土衛六相連。土星圓盤和土星光環反倒成了背景。


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這是由於土衛六與木衛三、木衛四的圍繞行星不同。這三顆衛星均由岩石和水冰的混合物組成,而冰的晶體結構又非常善於捕捉氣體原子。但是這三顆衛星的外部特徵卻大不相同,這是由星體形成時周圍環境所決定的。


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舉個例子,木星形成時溫度極高甚至可以發光,高溫吸乾了木衛一的所有水分以及木衛二的大部分水分。雖然木衛三和木衛四上的冰得以保留,但其冰層下的氣體仍然由於溫度過高而散發。就如觀測到的一樣,沒有一顆伽利略衛星(木衛一、二、三、四)擁有稠密的大氣。


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相反,土星周圍溫度普遍較低。因此大量富含氣體的冰得以保留在土衛六內部。隨著時間的推移,隕石墜落和岩石中放射性元素衰變產生的熱量驅散了土衛六內部的大量氣體,從而造就了我們今日所見富含氮的稠密大氣。


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相關知識


土衛六又稱為“泰坦”(Titan),是環繞土星運行的一顆衛星,是土星衛星中最大的一個,也是太陽系第二大的衛星。荷蘭物理學家、天文學家和數學家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日發現它,也是在太陽系內繼木星伽利略衛星後發現的第一顆衛星。由於它是太陽系第一顆被發現擁有濃厚大氣層的衛星,因此被高度懷疑有生命體的存在,科學家也推測大氣中的甲烷可能是生命體的基礎。土衛六可以被視為一個時光機器,有助我們瞭解地球最初期的情況,揭開地球生物如何誕生之謎。


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卡西尼-惠更斯號拍攝到真實色彩的土衛六

泰坦是唯一已知有著比可追蹤的大氣層更多氣體的衛星,而且是太陽系中除了地球之外,唯一擁有濃厚氮氣的天體。卡西尼號在2004年觀測它的大氣層,認為泰坦是一個超級轉子,像金星一樣,大氣層的旋轉速度遠遠超過表面的自轉速度。來自旅行者航天器的觀測顯示泰坦的大氣層比地球還要濃厚,表面的大氣壓力是地球的1.45倍。


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在這張卡西尼號拍攝的土衛六照片中,中部偏右的那個亮區被稱為"上都"(Xanadu,世外桃源15°S 100°W),人們對那兒到底是什麼仍然一無所知。

泰坦的大氣層總質量是地球的1.19倍,或是表面上的單位面積承受的質量大約是地球的7.3倍。不透明的霾層阻擋了大量來自太陽和其它來源的可見光,使得土衛六的表面呈現晦澀的特徵。土衛六的低重力意味著它的大氣層會比地球的更為擴張。土衛六的大氣層在許多的波長上都是不透明的,所以從軌道上不能獲得來自表面的完整反射光譜,直到2004年的卡西尼-惠更斯號任務,才首度獲得土衛六表面的直接觀察影像。


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土衛六的偽彩色照片,展現了土衛六表面細節和大氣狀況。卡西尼號空間探測器攝於2004年11月26日


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