美国宇航局卡西尼号探测器的结果表明，土星卫星土卫六上绵延起伏的沙丘可能已经存在了数千年。
对沙丘进行的雷达图像（有史以来最详细的图像）显示，当土卫六的轨道相对于太阳摆动时，重新排列沙子的风向可能会发生变化。据认为，这些轨道变化会改变表面哪些部分获得最多的阳光，而沙丘的形状反映了由此产生的天气模式变化。
该项研究的负责人、德克萨斯州农工大学学院站分校的地质学家瑞安·尤因表示，一个沙丘改变方向可能需要长达 3000 个土星年，即 90,000 个地球年。
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该发现发表在 12 月 8 日的《自然地球科学》杂志上。
地球上的一些大型沙丘，例如撒哈拉沙漠西部的沙丘，也保留了过去气候变化的记忆。在上一个冰河时代，当地球的轨道摆动使冰川向亚热带推进并改变那里的天气模式时，风力更强劲。在那段时间形成的最大沙丘在随后的 11,000 年中没有改变方向。
流动的沙子
科学家们在确定塑造土卫六沙丘的因素方面遇到了更大的困难。这些沙丘由碳氢化合物颗粒构成——因此它们更类似于煤烟堆，而不是主要由二氧化硅组成的地球沙子——并且是太阳系中最大的一些沙丘。它们绵延数百公里，总面积与美国（包括阿拉斯加）一样大。关于塑造它们的各种想法包括来自东方或西方的风，这可能是由每日、季节性或其他规律性变化驱动的。沙丘甚至可以根据可用于供给它们的沉积物量呈现不同的形状。
尤因的团队分析了卡西尼号上的雷达仪器绘制的大约 10,000 条沙丘脊线，卡西尼号自 2004 年以来一直在环绕土星运行。他们使用了一种算法，使他们能够从图像中提取比以往更精细的细节。这种更清晰的视图使他们能够看到小至 1 公里的特征——包括首次看到的星形沙丘，在这些沙丘中，三条或更多条脊线相交。
这些“星形”沙丘表明，盛行风一定是在不同时间从几个不同的方向吹来的。至关重要的是，小的星形沙丘与大的线性沙丘方向不同。这表明星形沙丘正在改造线性沙丘。
然后，该团队计算出，风向需要数千年的时间才能改变方向，从而停止形成线性沙丘，转而开始形成星形沙丘。尤因说：“这个时间尺度必须比我们传统上认为的季节性或每日风还要长。”
土卫六的变迁
约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（位于马里兰州劳雷尔）的行星科学家拉尔夫·洛伦茨表示，了解沙丘是在如此长的时间尺度上形成的，意味着科学家们可以开始进一步追溯时间。“这项工作将沙丘形态学打开了一扇研究土卫六古气候的窗口，”他说。
尤因和他的同事们现在正在使用类似于为研究地球气候而开发的全球气候模型，以了解轨道模式的转变可能如何改变了土卫六的风。
一个相关的线索可能来自 12 月 8 日发表的另一篇《自然》杂志论文。在这篇论文中，由田纳西大学诺克斯维尔分校的行星科学家德文·伯尔领导的一个团队描述了在模拟土卫六低重力和稠密大气条件下的风洞实验。科学家们发现，需要比预期更高的风速才能给沙子足够的冲击力使其开始移动。
尤因说：“如果移动土卫六上的沙子需要更强的风，那么也许我们需要在这些轨道周期的时间尺度上寻找更强的风。”
本文经许可转载，首次发表于 2014 年 12 月 8 日。