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由布里斯托大学地球科学家领导进行的一项新研究发现，土星最大的卫星——土卫六“泰坦”上存在着之前未曾预测到的特殊大气活动现象，该现象发生的根源在于土卫六“泰坦”大气独特的化学成分。 2017年4月21日，美国国家航空航天局（NASA）“卡西尼”号土星探测器最后一次抵近飞越薄雾笼罩的土卫六“泰坦”时拍摄了这张图片，此图片未经处理。 土卫六是环绕土星运行的一颗卫星，是土星卫星中最大的一个，也是太阳系第二大的卫星。由荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日发现，也是在太阳系内继木星伽利略卫星后发现的第一颗卫星。 它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，因此被高度怀疑有生命体的存在，土卫六表面重力极低，和月球相当，但又拥有浓厚大气层，其表面的大气压约为地球的1.5倍。 最近，土卫六“泰坦”的极地大气出人预料地出现了一次明显降温，此次降温与所有的模型预测结果都相反，与我们太阳系中所有的类地行星也不同。 一般情况下，行星冬季半球极地高层大气在冬季会变暖，变暖的原因是，到了冬季，大气遇冷下沉，在下沉过程中受到压缩而发热，这一过程类似于给自行车轮胎打气，向下压缩气体，气体就会变热。 令人疑惑的是，土卫六“泰坦”的大气极地涡流非但没有变暖，反而变得很冷。 卡西尼号土星探测器是卡西尼惠更斯号探测器的一个组成部分，是美国国家航空航天局、欧洲航天局和意大利航天局的一个合作项目，主要任务是对土星系进行空间探测。卡西尼号探测器以意大利出生的法国天文学家卡西尼的名字命名，其任务是环绕土星飞行，对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察。 9月15日，“卡西尼”号土星探测器完成使命后，火焰四射地坠入土星大气，在坠落之前，“卡西尼”号土星探测器利用合成红外光谱仪对土卫六“泰坦”的极地大气进行了一系列的观测，观测时间跨度约为土星绕太阳公转周期的一半，土星绕太阳一周需要29.5年。 “卡西尼”号土星探测器合成红外光谱仪观测发现，2009年冬季开始时出现了极地大气热点，2012年发展成为极地大气冷点，2015年年底观测发现，极地大气温度降到了120开尔文热力学温度。 开尔文温度常用符号K表示，其单位为开。每变化1K相当于变化1℃，计算起点不同。摄氏度以冰水混合物的温度为起点，而开尔文是以绝对零度作为计算起点，即-273.15℃=0K。开尔文过去也曾称为绝对温度。 在2016年及2017年最近的几次观测中，再次发现热点。 本次研究主要作者、布里斯托大学地球科学学院的尼克·梯恩拜博士说：“二氧化碳能够在大气层中存在很长时间，可以很好地混杂于不同高度大气中，很少会受到大气环流的影响。大气中的示踪气体二氧化碳所释放的红外辐射可在地球、金星、火星上形成了大气降温现象。” 二氧化碳对光辐射没有阻碍，但是能吸收红外线并阻挡红外线通过,就像温室的玻璃顶罩一样,能量进来容易出去难。它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳，地球的年平均气温会比目前降低20摄氏度。 地质学家研究发现，白垩纪在整体上二氧化碳水平相对较高，但并非均一不变，在白垩纪中期，大西洋靠近赤道地区的平均温度达到了42℃，但是随着二氧化碳浓度快速下降，气温也随之“大跳水”，到了白垩纪晚期最低的时候只有2.2摄氏度。 但在土卫六泰坦，大气中的奇特光化反应会产生乙烷、乙炔等碳氢化合物，以及氰化氢、丙炔腈等腈类化合物，这些物质导致了泰坦星上的大气降温现象。 光化反应是指物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的化学反应，它可引起化合、分解、电离、氧化、还原等过程，主要有光合作用和光解作用两类。土卫六“泰坦”发生的光合作用具有较强的吸热作用。 这些气体产生于高层大气中，有着很高的垂直梯度，即便是很小的垂直大气环流都能够对这些气体在大气中的丰度造成明显影响。 但是，冬季极地大气下沉会导致这些具有辐射活跃性的气体在南半球冬季极地大量聚集。 “卡西尼”号土星探测器对土卫六“泰坦”的温度及气体丰度进行了测量，研究人员将观测数据代入加热冷却率数字辐射平衡模型中，发现这些示踪气体丰度极大，足于引发明显降温，并导致出现极度的大气低温。 2014年，“卡西尼号”土星探测器相机在土卫六“泰坦”极地上空发现了奇怪的氰化氢冰云，本次研究很好地解释了当时的观测结果。 氢氰酸属于剧毒类。急性氰化氢中毒的临床表现为患者呼出气中有明显的苦杏仁味，重度中毒主要表现呈深昏迷状态，呼吸浅快，阵发性抽搐，甚至强直性痉挛。二次世界大战中纳粹德国常把氰化氢作为毒气室的杀人毒气使用。 梯恩拜博士说：“土卫六泰坦的大气化学成分非常特殊，所导致的效应极为独特，在太阳系中非常少见，可能是独此一家。许多系外行星的大气层中也有可能存在类似的效应，对云的形成和大气动力学存在着影响。”
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来自： alayavijnana > 《科技未来》
