天文學家觀測到土衛六薄霧下的表面冰

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想象一下洛杉磯在一個霧霾特別嚴重的夏日:陽光原本強烈的光線變得柔和,在空氣中的顆粒物之間來回反射,就像在一個巨大的彈珠遊戲中。能夠穿透濃密大氣層的光線不太可能從行星表面反射出來並再次逸出。土星的衛星土衛六也是如此,那裡的薄霧形成的大氣層是地球大氣層厚度的十倍。由於極少的光線能夠逃逸其大氣層,土衛六被一層幾乎不透明的幕簾籠罩,這阻礙了行星科學家們瞭解薄霧之下的情況。但是今天發表在《科學》雜誌上的研究提供了迄今為止最清晰的土衛六表面影像。研究結果表明,這顆衛星的表面至少部分被凍結的水覆蓋。

先前的研究讓科學家們對土衛六表面的成分存在分歧。在衛星上記錄的溫度下,水會凍結,而甲烷和其他在地球上是氣體的化合物則會變成液體。一些科學家提出,這些化合物可能會形成廣闊的海洋或雨水,落到土衛六表面,並在衛星上覆蓋一層厚厚的有機沉積物。另一些人則認為,水冰構成了表面的大部分。

為了探測土衛六的地貌,天文學家使用離散的波長,或“光視窗”來穿透其大氣層。早期的研究最多使用了四個紅外光視窗。為了獲得更清晰的衛星表面檢視,亞利桑那大學月球與行星實驗室的凱特琳·格里菲斯和她的同事們使用了八個不同的波長。利用高功率紅外望遠鏡,該團隊在土衛六表面看到了高反射率物質,表明存在水冰。此外,他們沒有看到表面被有機沉澱物大片覆蓋的證據。


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表面冰的存在可能意味著大氣層比衛星本身更年輕。如果是這樣,那麼對於應該存在的有機物數量的估計(基於自土衛六形成於 45 億年前以來就存在能夠產生有機雨的天氣的假設)可能過高。格里菲斯說,另一種可能是存在大量的有機沉積物,但有足夠的地表活動——例如風、雨和流動的溪流——來移動沉積物。儘管新的結果尚不能解決這些爭論,但它們為卡西尼號宇宙飛船於 2004 年末抵達土衛六時將要進行的工作奠定了堅實的基礎。一旦飛船進入軌道,探測器將被送往衛星以將資訊中繼回母船,然後再傳回地球。“軌道飛行器將為我們提供表面影像,以便我們第一次看到那裡是否有海洋,”格里菲斯說。她希望這次任務“將進一步揭開我們對土衛六的看法的面紗”。

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