土卫六湖泊与强风似地球却有本质差异

土卫六地貌奇特似地球却环境迥异

土星最大的卫星拥有巨大的湖泊和猛烈的狂风。听起来像地球？但有一个关键区别。

土卫六（泰坦）拥有湖泊，其微风异常轻柔，与地球上的微风颇为相似。

土卫六（泰坦）的红外影像，显示阳光反射自其极地湖泊表面。图片来源：美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）亚利桑那大学爱达荷大学

其中最令人惊叹的发现之一是美国国家航空航天局（NASA）卡西尼号探测器在土星系统中发现，其卫星泰坦（Titan）上拥有一些湖泊（这一发现得到了哈勃空间望远镜的证实）。

泰坦是一个巨大的卫星，拥有浓厚的大气层，长期以来一直被认为具备适合液态甲烷和乙烷存在于其表面的条件。

土卫六上最大的湖泊，卡西尼号探测器发现，其长度从数百公里到超过1，100公里不等，因此被称为海洋。

探测器还发现了数百个其他较小的湖泊，大小从几公里到240公里不等。

其中一些水体拥有错综复杂的岸线，许多聚集在北极附近：一片泰坦式的湖区。

土星的卫星泰坦拥有自己的湖区。

海洋和大型湖泊会影响其周边地区的风况。

海洋在昼夜循环以及季节变化中比陆地升温与降温所需时间更长，同时其表面的蒸发作用也影响热量的传递。

由这些因素产生的温度差异会形成向岸风或离岸风。

因此，一个自然的问题随之产生：土卫六上广阔的甲烷湖泊如何影响该卫星的风？

先前的研究曾使用二维模型进行探讨，而西南研究院空间研究部的奥黛丽沙坦及其同事则通过在三维空间中模拟土卫六湖泊周围的气流运动，改进了这些研究工作。

查泰因的模型表明，尽管土卫六与地球的环境条件截然不同，但围绕土卫六湖泊形成的微风在距地表的垂直影响范围以及向内陆的延伸距离方面，与地球上的类似现象总体上具有可比性。

土星卫星土卫六北极地区湖泊的艺术概念图。来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院

她的团队还发现，这些地表风在最大海体的边缘区域最强，而在靠近赤道的湖泊夏季期间也较强，这与预期一致。

但即使在这些情况下，夏坦计算得出，这些湖风从未超过非常轻的微风，每秒0。2米——远慢于地球上类似的湖风，约为每秒5米。

她指出，即使土卫六上最强的湖风也不足以在其海洋上形成风浪。

查坦团队还确定了土卫六湖泊的蒸发速率约为每地球年6厘米，远低于此前简单二维模型提出的20至50厘米的数值。

三维模型的另一项新成果是，湖面以上最初几米处形成了一个稳定且寒冷湿润的空气层。

夏泰恩计算，在这些条件下，蒸发的甲烷可能达到饱和并发生凝结：泰坦尼克号海雾。

总体而言，土卫六上的风速远低于地球，因此尽管未来探险者或许能享受在液态碳氢化合物海面上乘船游览的独特乐趣，但依靠风力航行却会面临很大困难。

更多泰坦的图像

土卫六的景象由卡西尼号探测器拍摄，其大气层在此处呈现出环绕卫星边缘的朦胧蓝色轮廓。在土卫六左上方的是土卫三，同样是土星的一颗卫星。图片来源：卡西尼成像团队，ISS，喷气推进实验室，欧洲航天局，美国国家航空航天局

卡西尼号探测器在土星卫星泰坦的最后一次近距离飞越时拍摄的一张未经处理的图像。CreditNASAJPLCaltechSpaceScienceInstitute

卡西尼号拍摄的图像显示了土星最大的卫星泰坦，位于行星环之后。较小的卫星埃皮米修斯可以在前景中看到。图片来源：NASAJPL空间科学研究所

在这张卡西尼号拍摄的图像中，甲烷云飘过土卫六夏季的天空，较暗的区域是碳氢化合物湖泊。 图片来源：NASAJPLCaltech空间科学研究所

土星前方的土卫六出现在美国国家航空航天局卡西尼号探测器拍摄的图像中。信用：美国国家航空航天局喷气推进实验室太空科学研究所

近红外彩色马赛克图像展示了土卫六北极地区阳光在其海面上的反射。图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院亚利桑那大学爱达荷大学

惠更斯号探测器在降落至土卫六冰质表面过程中所拍摄的土卫六地表影像。图片来源：欧空局美国国家航空航天局喷气推进实验室亚利桑那大学

卡西尼号探测器拍摄的土卫六图像。土卫六圆面顶部的明亮区域是阳光反射自其表面的碳氢化合物湖泊所致。 致谢：美国国家航空航天局／喷气推进实验室／亚利桑那大学／德国航空航天中心

刘易斯达特内尔正在阅读奥德丽查泰恩等人撰写的《关于泰坦星上湖泊形状和大小对湖泊微风及空气湖泊交换的影响》一文，可在线阅读：

BY: Lewis Dartnell

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自： https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/space-science/saturn-moon-titan-lakes-winds

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