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土卫二向土星持续降"阵雨" 或解开水份来源之谜

http://www.kexue.com 2011-07-27 10:59:55 腾讯科学  发表评论

  近日,一项最新研究发现冰冷的土卫二持续向土星降落“阵雨”,并在土星形成一个巨大的水蒸汽环状结构。


土卫二持续向土星降落“阵雨”,并在土星形成一个巨大的水蒸汽环状结构。

  这项发现意味着土卫二是太阳系内唯一可以影响主行星化学成份的卫星,同时,也将揭晓14年来一直困惑科学家的土星大气层顶端的水份来源之谜。德国马克斯-普朗克太阳系研究学会的保罗-哈特顿是该项研究负责人,他说:“在地球上并不存在此类的气候现象,我们在地球大气层中并未发现来自太空的降水,土星是独一无二的!”

  土卫二拥有一个冰冷的表面环境,但内部活跃性却较高,尤其在南极地区。在富有动态活跃性的南极,地热活跃性集中表现为被称为“老虎条纹”的四个壕沟地带,这是由于该区域具有与众不同的表面特征。

  这些壕沟地带长度约130公里,宽度约2公里,形成喷射羽状水蒸汽进入太空的冰水间歇泉。土卫二老虎条纹壕沟区域平均每秒约喷射250公斤的水蒸汽。

  土星的另一个环

  欧洲宇航局赫歇尔太空望远镜最新观测显示从土卫二释放的阵雨形成环绕土星的一个油炸圈水蒸汽环。

  这个水蒸汽环的直径是土星直径10倍以上,其厚度仅与土星直径相当。土卫二的椭圆轨道意味着该卫星与土星之间的距离与它环绕土星的路程成正比,但是赫歇尔太空望远镜的观测结果显示土卫二持续向太空喷射水蒸汽,并在土星轨道形成一个水蒸汽环。

  研究人员称,尽管水蒸汽环状结构较为庞大,但在可见光下水蒸汽是透明的,因此之前的观测未探测到水蒸汽环的存在。目前,科学家通过赫歇尔太空望远镜能够在红外波段下探测到这种奇特的水蒸汽环。

  欧洲宇航局赫歇尔项目科学家高兰-皮尔布拉特(Goran Pilbratt)称,只有赫歇尔太空望远镜才能观测到这种微妙的水蒸汽环。欧洲宇航局红外太空天文台在土星大气层中发现水蒸汽,美国宇航局/欧洲宇航局合作的卡西尼/惠更斯太空任务发现土卫二表面的喷射流,目前赫歇尔太空望远镜的最新观测结果将之前的观测都结合在一起。

  揭晓谜团

  天文学家在土星大气层深层发现气态水迹象,但是土星大气层顶部存在水份仍是一个难解谜团。该现象是1997年欧洲宇航局红外太空天文台首次报道的,但到目前为止,“水源”仍是一个未解谜团。

  基于最新赫歇尔太空望远镜发现的计算机模型显示,大约3-5%的土卫二冰水喷射物最终降落在土星表面。虽然多数土卫二的冰水喷射物都散落在太空中,并在土星环上冷冻,或者降落在土星其它卫星表面,但这些冰水喷射物能抵达土星,就足以证实土星顶端大气层水份的来源。

  科学家称,水蒸汽也可产生其它的化学成份,比如:氧气和二氧化碳。最终,土星顶端大气层的水份将向下转移,少量的水份将凝聚形成无法观测到的小型云层。(叶孤城/编译)

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