碳氢化合物沙丘形状记录了风向流动模式,从而揭示了土卫六的气候变化情况。

时间:20-07-25 栏目:天文科学 作者:wenkula 评论:0 点击: 74 次



碳氢化合物沙丘形状记录了风向流动模式,从而揭示了土卫六的气候变化情况。


碳氢化合物沙丘形状记录了风向流动模式,从而揭示了土卫六的气候变化情况。


卡西尼探测器传回的雷达地图,显示了几座较长的线状沙丘旁的星状沙丘。


卡西尼探测器传回的雷达地图,显示了几座较长的线状沙丘旁的星状沙丘。


(神秘的地球报道)据新浪科技(米米):土卫六是土星的卫星之一,表面覆盖了众多沙丘。美国国家航空航天局(NASA)认为,这些沙丘可能已经存在了数千年。


目前最清晰的雷达图像显示,当土卫六的轨道受到太阳影响发生摆动时,土卫六表面的风向也会随之发生变化,从而改变沙丘的形状。轨道摆动将改变土卫六地表的光照分布,因此改变不同区域的气候状况,并最终通过沙丘的形状变化予以体现。


德州农工大学(Texas A&M University)的一名地理学家,瑞恩·埃文指出,要想改变一个沙丘的形状,需经历3000个土星年之久,相当于90000个地球年。


该项研究发布在12月8日的《自然-地球科学》杂志上。


地球上也有一些体积较大的沙丘,如西撒哈拉沙漠中的沙丘,同样显示了远古时期的气候变化。在上一个冰河时代中,地球的轨道摆动使得冰川向亚热带地区移动,改变了当地的气候模式,引起风力加强。该时期形成的最大的沙丘在接下来的11000年中,形状都没有发生变化。


沙子的移动


在判断是什么因素造成了土卫六表面沙丘形状的改变时,科学家遭遇了更多的困难。土卫六上的沙丘是由碳氢化合物粒子构成的,而地球上的沙子则多由二氧化硅构成,比碳氢化合物粒子大得多。同时,土卫六上的沙丘体积巨大,是太阳系中最大的沙丘之一,绵延数百甚至数千公里,占地面积与美国面积相当(包括阿拉斯加在内)。关于它们的形成原因,人们提出了数种猜想。其中一种观点认为,木卫六表面的西风风向可能经常发生变化,这种变化也许是日常性的,也许是季节性的,或遵循了其它规律。此外,沙子的数量也可能对沙丘的形状产生影响。


卡西尼号太空船从2004年起便围绕土星运转。根据卡西尼号上装载的雷达传回的图像,埃文带领的团队对近1万座沙丘的脊线进行了分析。他们使用了一种算法,能够从图像中提取出更加清晰的细节。由于有了更高的图像质量,科学家们能够看清有三四条放射状脊线的星状沙丘一公里范围以内的情况,这还是有史以来第一次。


这些星状沙丘的存在说明,土卫六上的盛行风向会发生时间性的变化。绝大多数星状沙丘都分布在大型线型山丘的反方向,说明星状沙丘是由线型沙丘演变而来的。


该团队通过计算发现,每次风向的改变都需要历经数千年之久,风向改变之后,线型沙丘便不会继续形成,转而产生星状沙丘。埃文指出:“我们传统上往往认为,风向会在几天内、或是一个季度之内发生改变,而实际上,这一时间跨度将长达数千年。”


沧海桑田


美国马里兰州约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的一名行星科学家拉尔夫·罗南茨称,确定了这一时间跨度之后,科学家们便可以将研究对象的时间段推回到更久之前。他表示:“对沙丘形态的研究犹如一扇窗户,可以让人们对土卫六上的古气候进行更加深入的了解。”


埃文及其带领的团队正在利用一种全球气候模型对土卫六进行研究,该模型与研究地球气候变化的模型十分相似。他们希望研究出轨道摆动如何对土卫六表面风向产生影响。


同样于12月8日发表在《自然》杂志上的另一篇论文或能提供一些相关线索。在这篇论文中,田纳西大学的一名行星科学家德文·伯尔带领的队伍对他们所做的实验进行了描述。该实验在风道中进行,模拟了土卫六表面的低重力环境,以及土卫六厚厚的大气层。他们发现,要想推动一堆沙子,所需风力要大于预期水平。


“如果需要更大的风力才能吹动沙子的话,”埃文说,“也许我们就应当在与轨道周期相当的时间跨度内寻找更强的风。”



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