天文学家观测到土卫六薄雾下的表面冰

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想象一下洛杉矶在一个雾霾特别严重的夏日:阳光原本强烈的光线变得柔和,在空气中的颗粒物之间来回反射,就像在一个巨大的弹珠游戏中。能够穿透浓密大气层的光线不太可能从行星表面反射出来并再次逸出。土星的卫星土卫六也是如此,那里的薄雾形成的大气层是地球大气层厚度的十倍。由于极少的光线能够逃逸其大气层,土卫六被一层几乎不透明的幕帘笼罩,这阻碍了行星科学家们了解薄雾之下的情况。但是今天发表在《科学》杂志上的研究提供了迄今为止最清晰的土卫六表面图像。研究结果表明,这颗卫星的表面至少部分被冻结的水覆盖。

先前的研究让科学家们对土卫六表面的成分存在分歧。在卫星上记录的温度下,水会冻结,而甲烷和其他在地球上是气体的化合物则会变成液体。一些科学家提出,这些化合物可能会形成广阔的海洋或雨水,落到土卫六表面,并在卫星上覆盖一层厚厚的有机沉积物。另一些人则认为,水冰构成了表面的大部分。

为了探测土卫六的地貌,天文学家使用离散的波长,或“光窗口”来穿透其大气层。早期的研究最多使用了四个红外光窗口。为了获得更清晰的卫星表面视图,亚利桑那大学月球与行星实验室的凯特琳·格里菲斯和她的同事们使用了八个不同的波长。利用高功率红外望远镜,该团队在土卫六表面看到了高反射率物质,表明存在水冰。此外,他们没有看到表面被有机沉淀物大片覆盖的证据。


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表面冰的存在可能意味着大气层比卫星本身更年轻。如果是这样,那么对于应该存在的有机物数量的估计(基于自土卫六形成于 45 亿年前以来就存在能够产生有机雨的天气的假设)可能过高。格里菲斯说,另一种可能是存在大量的有机沉积物,但有足够的地表活动——例如风、雨和流动的溪流——来移动沉积物。尽管新的结果尚不能解决这些争论,但它们为卡西尼号宇宙飞船于 2004 年末抵达土卫六时将要进行的工作奠定了坚实的基础。一旦飞船进入轨道,探测器将被送往卫星以将信息中继回母船,然后再传回地球。“轨道飞行器将为我们提供表面图像,以便我们第一次看到那里是否有海洋,”格里菲斯说。她希望这次任务“将进一步揭开我们对土卫六的看法的面纱”。

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