土星衛星泰坦上發現巨大冰雲

美國宇航局卡西尼號探測器的發現表明，泰坦南半球的冬天將比預測的更冷

美國宇航局的卡西尼號探測器在土星巨大的衛星泰坦的南極發現了前所未見的巨大冰雲。

科學家說，這個新發現的特徵——南極渦旋雲系統的一部分——表明，泰坦南半球的冬天將比預測的還要冷。

美國宇航局戈達德太空飛行中心（位於馬里蘭州格林貝爾特）的卡西尼號參與科學家凱莉·安德森說，大氣訊號“看起來很正常，然後突然！增加”，這表明存在一個全新的雲。“我太激動了，我幾乎從椅子上摔了下來。”[驚人照片：土星最大的衛星泰坦]

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安德森在11月11日在馬里蘭州奧克森希爾舉行的美國天文學會行星科學分會第47屆年會上介紹了卡西尼號的新結果。她還在當天上午的會議上發了言。

泰坦是土星最引人入勝的衛星之一。它有濃厚的、以氮氣為主的大氣層，並且是太陽系中除地球外唯一已知表面存在穩定液體的世界。

但是，泰坦的海洋是由乙烷和甲烷而不是水組成的。許多科學家認為這顆衛星是太陽系中尋找外星生命的最佳選擇之一，儘管任何土生土長的泰坦生物都必須與在地球上進化的生物大不相同。

泰坦的濃密大氣層中也有云。其中一些雲靠近衛星表面，而另一些則位於其天空的更高處。2012年，科學家確定泰坦雲的頂部位於該衛星南極上方約186英里（300公里）的高度，位於平流層中，平流層是活躍天氣層之上一個穩定的大氣區域。

安德森說：“我們認為，隨著泰坦進入其南方的冬季，這片雲只是一個範圍更廣的平流層雲系統的頂端，該雲系統已經形成了一段時間。”

最近才發現第二片巨大的雲位於大氣層中較低的位置。科學家使用卡西尼號的複合紅外光譜儀（CIRS）儀器，並透過在類似泰坦的條件下進行實驗室實驗，研究了該雲的組成。

研究小組確定，新發現的雲是由氫、碳和氮的煙霧狀化合物組成的，每種化合物在不同的溫度下從氣態變為液態。雖然這種成分與2012年發現的雲相似，但材料的數量彼此之間的關係各不相同，這表明這是一個全新的雲，而不是較舊雲的演變形式。

安德森說：“這片雲是新的，並且是獨立的。”

“來勢洶洶”
這片新雲的位置較低，高度約為124英里（200公里），對於如此龐大的雲來說，這是一個不尋常的高度。研究人員說，它的位置較低表明，泰坦的溫度甚至低於2012年觀測預測的零下238華氏度（零下150攝氏度）。

在地球上，雲是由於水蒸發到空氣中而形成的。在足夠高的水平下，這些水蒸氣會凝結成雲，最終降落為雨水。泰坦上的大多數碳氫化合物雲也是以相同的方式形成的。

但是，在泰坦的兩極周圍，情況則有所不同。那裡的大氣環流將氣體從較溫暖的春季半球（目前是北半球）移動到較冷的南半球。當氣體到達較冷的區域時，它們會下沉，在下沉過程中會遇到更低的溫度。科學家說，雖然有些氣體會降落為雨，但另一些氣體會凍結成不同高度的層。

卡西尼號於2004年抵達土星，當時是北極地區的中冬和南半球的中夏。泰坦的每個季節持續約7.5個地球年，因此這顆衛星南部的地區現在才剛剛開始從秋季過渡到冬季，並且當卡西尼號任務於2017年9月結束時，它們仍將處於冬季的寒冷之中。

隨著春季的到來，北極周圍的冰雲正在消失，而新的雲正在南極形成。研究人員說，總體變化表明，泰坦的全球環流方向正在緩慢轉變。

方向的改變意味著大氣中新鮮的有機蒸汽在與雲相互作用時被帶到地表。安德森說，這些氣體含量的增加意味著它們中的更多氣體落到地表，並在沿途冷卻。這種冷卻會導致更多的雲，並且迴圈繼續進行。

安德森說，較低的溫度意味著泰坦的南部冬季“來勢洶洶”。