兩年前出現在泰坦星上空的高空雲層正促使行星科學家重新思考土星最神秘的衛星。 現在研究表明，該雲層由氰化氫冰組成，其存在於泰坦星表面以上 300 公里的高空，表明其南極上空的空氣比任何人預想的都要冷得多。
荷蘭萊頓大學的行星科學家雷姆科·德科克領導了這項研究，他說：“這告訴我們，即使在我們認為相對了解的‘行星’上，你也必須預料到意想不到的事情。” 這項研究發表在 10 月 2 日的《自然》雜誌上。
這一發現正在顛覆一些關於泰坦星天氣模式的觀點，甚至可能為思考早期地球的天氣提供不同的思路，早期地球的大氣層比現在含有更多的甲烷和其他碳氫化合物。
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當雲層於 2012 年 5 月首次出現在泰坦星南極上空時，研究人員並不感到驚訝。 畢竟，泰坦星的南半球一直在進入冬季，因此其溫度正在下降，氣體更可能在大氣中凍結。 十年前，當北半球經歷冬季時，科學家們曾在泰坦星北極上空看到過類似的雲層。
但在去年聽取了關於南極雲的講座後，德科克決定看看他是否能弄清楚雲是由什麼構成的。 他和他的團隊查看了美國宇航局卡西尼任務的紅外光譜儀收集的資料，並在雲的紅外光譜中發現了泰坦星大氣中無雲部分不存在的幾個特徵。
從幾種可能的選擇中，研究人員得出結論，這些特徵是由氰化氫冰產生的。 氰化氫只是在泰坦星大氣層和地表之間迴圈的多種碳氫化合物之一，它們以降雨形式落下，形成富含甲烷和乙烷等分子的湖泊。
但德科克的研究小組也從側面研究了旋轉的雲層，並估計它漂浮在表面以上約 300 公里的高空，遠高於預期。 德科克說，當歐洲航天局的惠更斯探測器於 2005 年墜入泰坦星大氣層時，它測量到更低處（約 90 公里）存在氰化氫冰的跡象。
如果氰化物雲真的潛伏在泰坦星上方 300 公里的高空，那麼那裡的溫度必須比預測的低約 100 攝氏度。 而且溫度一定下降得很快——在德科克的研究小組採集資料前三個月，卡西尼號測量了雲層的溫度，發現它太溫暖，氰化氫無法凝結。
德科克說，泰坦星的南極似乎向太空散失熱量的速度比從大氣層內下沉的氣團中吸收熱量的速度更快。 馬里蘭州巴爾的摩市約翰·霍普金斯大學的行星科學家莎拉·霍斯特說，研究人員現在可能不得不修改他們關於泰坦星大氣層的全球環流模型。 “我們正在過渡到一個非常激動人心的時刻，在這個時刻，我們第一次能夠將泰坦星視為一個動態系統，”她說。 “這真的很酷。”
泰坦星的南半球，就像土星的南半球一樣，隨著天體圍繞太陽進行 29 年的旅程，繼續進入冬季。 研究人員正在觀察氰化物雲如何隨著季節變化而反應。 自 2012 年 5 月以來，它在南極渦旋的風的衝擊下發生了移動。
卡西尼號計劃於 2015 年再次測量泰坦星南極上空的溫度。
本文經許可轉載，並於 2014 年 10 月 1 日首次發表。