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[Jun 20, 2008]

天文:卡西尼號新發現:土衛六泰坦可能有地下海洋!


編輯 seline 報導

  

卡西尼號利用雷達測量土衛六泰坦(Titan)的地表特徵來推測其自轉速度的變化,找到支持泰坦可能有地下海洋的證據!      

卡西尼號[註一]在2005年10月至2007年5月間,利用合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)穿透泰坦濃厚且富含甲烷的大氣霧霾所獲得的影像資料,讓科學家們可以辨識泰坦地表的地形特徵(包含湖泊、峽谷以及山脈)、並標定其位置。由於其中有19個區域有超過一次的觀測紀錄,因此研究人員可以比較區域內的地標其前後的雷達觀測資料。他們發現這些地標有系統地位移約30公里,若非有地下海洋存在,很難解釋泰坦的地殼如何能輕易地脫離內部地核、而有此一致的漂移。這項研究成果由John Hopkins大學應用物理實驗室的Ralph Lorenz等人發表在2008年3月21日的科學(Science)期刊上。   

分析這些數據,科學家推算泰坦有0.3度的自轉傾角、自轉的速度比同步自轉(synchronous rotation,永遠以同一面面對土星)每年快了0.36度。然而其自轉速度並非保持不變,因為大氣與泰坦地殼間有角動量的交換,又全球大氣循環方向受到季節變換的影響,因此,泰坦的自轉速度會隨季節而改變。但若沒有地下海洋的存在,轉速的變化會很小甚至是不存在。在觀測期間(2004-2006年)恰好是泰坦北半球的冬天,若卡西尼能夠延長任務十年,觀察到泰坦春天(2009年)及北半球夏天(2016-2017年)[註二]的自轉速度變化,將能夠驗證這個理論。   

科學家們推測地下海洋大約位在泰坦地表下70公里處,若能確認地下海洋的存在,再加上泰坦的表面富含有機物質,對天文生物學家而言,泰坦儼然成為一個相當具有吸引力的研究目標,它將能幫助我們瞭解有機物質如何能在冰衛星形成,而地下海洋是否為合適生命演化的環境。

註一:卡西尼-惠更斯(Cassini-Huygens)任務是由美國太空總署(NASA)、歐洲太空總署(ESA)以及義大利太空總署(ASI)所共同合作的一項計畫,於1997年10月15日發射,2004年6月30日進入土星軌道,2004年12月24日釋放惠更斯號探測器,惠更斯號於2005年1月14日登陸土衛六泰坦。卡西尼號是第一艘進入土星軌道研究土星系統(包含土星環及其衛星)的太空船,惠更斯號更是第一艘登陸其他行星的衛星的探測器。

註二:當星體的自轉軸與公轉太陽時的軌道面有交角時,使得太陽直射在星體表面位置產生變化而帶來四季。四季的變化週期與公轉週期有關。泰坦有0.3度的自轉傾角,並跟隨土星繞太陽公轉,所以泰坦四季更迭的時間與土星大致相同,皆為土星公轉一圈的時間29.46年,和泰坦的自轉週期16天比起來真是久了許多。土星北半球上次的冬天發生在2002年,2009年則是土星北半球的春天,2016-2017年左右則會是北半球的夏天。

原始論文
Ralph D. Lorenz, Bryan W. Stiles, Randolph L. Kirk, Michael D. Allison, Paolo Persi del Marmo, Luciano Iess, Jonathan I. Lunine, Steven J. Ostro, and Scott Hensley. Titan's Rotation Reveals an Internal Ocean and Changing Zonal Winds. (21 March 2008) Science 319 (5870), 1649-1651.
Christophe Sotin and Gabriel Tobie. PLANETARY SCIENCE: Titan's Hidden Ocean. (21 March 2008) Science 319 (5870), 1629-1630.
編按:Christophe Sotin 和 Gabriel Tobie 在此篇評論中提到土衛六泰坦有3度的自轉傾角,實為0.3度之誤。

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