从碳行星到土卫六的湖泊:年度行星会议报道

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


波多黎各法哈多——参加天文学会议的乐趣之一是看到当地人在餐馆和酒吧里茫然的反应——你并不经常看到一群人涌入你的城镇,谈论土卫六的湖泊、月球土壤以及太阳系以外生命的前景。不过,人们很快就适应了,并开始向你抛出他们显然已经积累了一段时间的问题。今年在波多黎各法哈多举行的行星科学部门会议(由阿雷西博天文台主办)上,情况已经如此。以下是已经讨论过的一些主题的概况。

星期一,亚利桑那大学的杰德·邦德和其他人试图弄清楚银河系其他地方的类地行星可能是什么样子。目前还没有人见过这样的世界;他们迄今为止最接近的一次是一个质量约为地球五倍的天体,它在离其恒星非常近的轨道上运行。因此,研究人员不得不根据理论和对较大行星观测到的趋势进行猜测。一个陷阱是,行星形成理论通常侧重于动力学——行星构件如何粘合在一起形成逐渐变大的物体——而忽略了化学:天体的实际组成。邦德和她的同事们一直在试图将两者联系起来。他们发现,虽然我们的地球富含硅,但其他地球可能富含,就像富含碳的小行星和彗星的巨型版本。它们不是硅酸盐岩石,而是碳质岩石。事实上,邦德认为,这样的地球可能占多数:大多数拥有行星的恒星所含的碳比我们的太阳更多。然而,科学家们几乎还没有开始思考它们的地质会有什么不同。“没有人研究过它,”邦德说。


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当天下午晚些时候,亚利桑那大学的大卫·崔谈到了木星上的风。木星大气层拥有太阳系中最壮观的湍流例子——看起来像奶油在咖啡杯中旋转,只不过这个杯子比整个地球还大。湍流发生在所有尺度上,从小小的涡流到这颗行星臭名昭著的风暴和斑点。崔和他的研究生导师亚当·肖曼分析了卡西尼号太空探测器在2000年飞掠时拍摄的这颗巨行星的图像。他们追踪云层特征以估计风速,从而估计大气层的动能。然后,他们计算了各种尺寸的湍流特征所代表的动能,发现能量是在大约3000公里的特征尺寸上注入的。这种能量向下传播到较小的涡流,向上传播到较大的风暴。据推测,能量起源于行星内部,并涌到大气层的顶部。

星期二早上,西南研究院的克拉克·查普曼向聚集起来的人们介绍了信使号太空探测器的最新情况,该探测器上周最后一次飞掠水星,填补了大部分剩余的未知区域。在第一次飞掠中,信使号让科学家们感到惊讶,因为它看到了一个直径略大于200公里的、相当近期的撞击盆地,名为拉迪特拉迪。随着又一个尚未命名的类似盆地的发现,人们希望这可能只是侥幸的想法已经烟消云散。“近期”在这里的意思是过去十亿年内。查普曼说,这些巨大的陨石坑在两个方面令人惊讶。首先,所需尺寸的撞击(涉及直径约10公里的弹丸)应该非常罕见,因此看起来很奇怪,就像闪电击中两次的情况。更奇怪的是,这些盆地似乎受到了火山活动的影响而发生了改变,尽管水星在数十亿年前就应该已经在地质上死亡了。当信使号最终在2011年3月进入绕水星轨道运行时,它可能会发现比其最热情的支持者梦想的还要多。

最后,星期二下午的大部分时间都用来讨论土星卫星土卫六的奇观,这是一个拥有湖泊、河流和降雨的星球,甲烷和乙烷等碳氢化合物在这里扮演着地球上水所扮演的角色。“卡西尼”号探测器研究土卫六已经五年了,时间足够长,它可以多次对许多区域进行重新成像,以寻找任何变化。在南极附近的湖区,加州理工学院的亚历克斯·海耶斯、亚利桑那大学的乔纳森·卢宁和他们的同事发现,一个湖泊已经退去,另外两个湖泊已经完全干涸。现在是土卫六南半球的夏季,每年大约有一米深的液体从湖泊中蒸发掉。

关于土卫六湖泊的一个有趣之处是,北极周围的湖区比南极周围的湖区湖泊多得多。加州理工学院的奥德·阿哈龙森索尼娅·格雷夫斯昨天认为,这不仅仅是因为北方正处于严冬之中。由于土星的轨道是椭圆形的——在30年的轨道周期中,它与太阳的距离变化约为一个天文单位——南半球的夏季比北半球的夏季更短更热,这有利于北部湖泊的形成。但是,在数万年的时间里,椭圆本身会发生偏移,因此北半球的夏季会变得更加强烈。那么,北部湖区应该退去,而南部湖区应该扩大。因此,湖泊的不对称性似乎是土卫六长期气候周期——超季节——的直接产物。

有很多要和我的波多黎各朋友在晚餐和早餐时谈论的!

土卫六南极地区的雷达图像,显示了2005年9月至2009年7月期间发生变化的区域(红色),由亚历山大·G·海耶斯提供

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