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就像一台小小的引擎一样，土卫六泰坦表面上的地质活动——也许是向外喷气的裂缝，也许是寒冷的冰火山——正在将甲烷气体排入泰坦的大气，制造着云层。 这是一位博士后研究员、行星天文学家亨利·罗（Henry G. Roe）和加州理工大学的行星天文学教授迈克尔·布朗（Michael E. Brown）得出的结论。罗和布朗，以及他们在加州理工大学和夏威夷双子星天文台的同事们所做的分析，是建立在偶尔出现在泰坦南半球中纬度区域的独特云团的新照片的基础之上的。这些研究结果将出现在10月21日的《科学（Science)》杂志上。 这些假色照片显示了泰坦南半球气体模式的变化。卡西尼的可见光及红外绘图光谱仪在最近两次的飞越中拍摄了这些照片。第一张照片（左图）摄于2004年10月26日，除了图片底部南极上空的云团以外，泰坦的天空中几乎是无云的。右边的照片拍摄于2004年12月13日，显示了泰坦南半球中纬度区域的奇怪条状云层。(Photo: University of Arizona/JPL/NASA) 这些云团为持久的泰坦谜团，即大气层中丰富的甲烷气体来源，提供了第一个解释。甲烷会被太阳的紫外线不停地破坏，这种过程被称为光解作用。光解作用产生了包裹整个卫星的浓厚迷雾，它应该在几十亿年前就将泰坦大气层中的所有甲烷全部清除干净了。 很明显，某种东西正在补充着气体，而罗和他的同事们说，这种东西就是地表上的地质活动。“这是第一个强有力的证据，表明目前活跃的甲烷是从地面上释放出来的，”罗说。 布朗补充说：“长期以来，我们一直想知道为什么泰坦的大气中会存在甲烷，这个答案就是，它是从地表上喷涌而出的。非常令人兴奋的是，我们能够看见它，从地球上；我们看见这些巨大的云团从这些甲烷喷口或甲烷火山上冒出来。每个人都曾想过，这一定就是答案，但直到现在， 都没人能够找到确凿的证据。” 罗、布朗和他们的同事们做出这项发现所用的照片，是在过去两年间，由夏威夷莫纳克亚山上的凯克天文台10米望远镜和邻近的双子星北座天文台8米望远镜上的自适应光学系统拍摄的。自适应光学系统是一种可以去除大气扰动模糊的技术，可以拍出与空间望远镜一样锐利的图像。 “这些结果来自于两台拥有自适应光学能力的非常巨大的望远镜，双子星和凯克之间的通力合作，”论文合作者之一，双子星天文台的天文学家查德威克·特鲁希略（Chadwick A. Trujillo）说。“在两台望远镜上，科学数据都从许多个夜晚拍摄的照片上所获取的，（总曝光时间）大约仅有半个小时。只有这种非同寻常的‘快速查看’式的时间安排才能 得出这样独特的结果。在大多数望远镜上，整个夜晚都被用来进行单独的一项观测，这就无法取得这样的科学成果。” 两台望远镜对泰坦进行了82个夜晚的观测。其中15个夜晚，照片揭露了位于南半球中纬度区域的独特明亮云团，总数多达24块。这些云团总是迅速出现，通常第二天就会消失。“我们有几次观测就是这样， 在某个夜晚，我们一片云也看不到，第二天，我们看到了，再过一天，它又消失了，”罗说。 在直径5,550公里的卫星上，其中一些云团延伸长达2,000公里。“地球上一片相同的云能够从美国东海岸一直覆盖到西海岸，”罗说。尽管这些云的确切高度还不知道，但它们出现在地表上空10到35公里之间的地方，位于泰坦的对流层内（地球上大部分云层活动也出现在对流层中）。 特别是，所有的云团都位于南纬40度左右的一条相对狭窄的带状区域以内，大部分都紧密地聚集在西经350度附近。不论是它们独特的外形还是它们特别的地理位置，都使得研究者们得出这样的结论，即这些云并不是由于被太阳加热的气体通过大气中规则的对流上升而来的（这种方式产生了覆盖在泰坦南极上空的云层），而是地表上的某种过程产生了这些云团。 “如果这些云仅仅是由于全球的季风模式，即我们称之为大气环流的原因而产生的话，这些云就没有理由单单会与这一个纬度连接在一起。它们应该会形成一条包裹整个卫星的云带，”罗说。 这些云层的奇异形状的另一种可能的解释是地表反照率或亮度的不同。较暗的地表比较亮的部分吸收了更多的阳光。那些较温暖地点上方的空气就会被加热，然后上升形成对流云，很像是地球上夏日的雷雨云。不过，罗和他的同事们发现，南纬40度的地表上不存在亮度的变化。云层也可以在盛行的季风将空气沿着山脉向上吹动的时候形成，但这种情况下，云层应该总是出现在同一个位置。“我们发现云层规则地出现在同一片地质区域，但并不总是严格地出现在同一个地点，”罗说。 泰坦上另一种形成云团的方式是通过直接将甲烷喷入大气而使潮气上升，科学家们说，这就是最有可能的解释。 甲烷到底是如何被喷入大气的，这仍然是未解之谜。它也许是从地表上短暂出现的裂缝中渗出的，也可能是在冰火山喷发的时候喷涌而出的。 尽管泰坦上还没有观测到类似的结构，但罗和他的同事们相信，它们也许是普遍存在的。“我们认为那里有大量甲烷气体源遍布在地表上，它们大小不同，但大部分都在我们设备的探测能力以下，”他说。 西经350度附近的一个大型结构有可能产生了这片区域中的大堆云团，它也使得南纬40度地带变得更加潮湿，罗说，“因此你最终产生了一片区域，这里的湿度因为被喷入的甲烷 气体而被提升了，使得其他更小的气体源可以更容易地产生出云团。它们就像移动中的天气锋面一样。所以我们看到的是另一颗行星上的天气变化，它的主角并不是水，而是甲烷，这太酷了。这 简直比科学幻想还要棒。” |
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