拥有大气层的土卫六（泰坦），是否也有类似火星的沙尘暴？

问题描述：拥有大气层的土卫六（泰坦），是否也有类似火星的沙尘暴？土卫六（泰坦）是一个与地球非常相似的有趣世界，甚至是太阳系中唯一拥有大气层的卫星。不同的是，地球的河流、湖泊、海洋充满了水，而土卫六上主要是甲烷和乙烷等“液体水库”。不过拥有大气层的它，是否也有类似火星的沙尘暴呢？

领域专家：

泰坦的天气因季节而异，与地球有类似的昼夜平分点。在独特的循环中，碳氢化合物分子蒸发，凝结成云、并降雨回到地面。

（IGPG / Labex UnivEarthS / University Paris Diderot / University Paris Diderot）

当太阳穿过泰坦的赤道时，大热的云层可以在热带地区形成，并导致强大的“有机（甲烷）风暴”。在几次飞越的过程中，卡西尼号有幸见识到了这样的景象。

今日在《自然地球科学》（Nature Geoscience）杂志上发表的这项研究，有助于科学家们更好地了解这颗“大卫星”的迷人动态环境。

同时它也是继地球和火星之后，太阳系中有沙尘暴的星球。研究一作、法国巴黎狄德罗大学的天文学家 Sebastien Rodriguez 表示：

我们已经知晓了土卫六的地质和烃类循环，现在又发现了它与地球、火星的另一个类比 —— 活跃的尘埃循环。

大气化学产生的复杂有机分子（从泰坦赤道附近的大沙丘地区扬起），一旦足够大，最终就会回落至地表。

卡西尼号“可视与红外测绘光谱仪”2009~2010 年间拍到的“清晰明亮点”

在 2009 年的“北方昼夜平分点”周围拍摄到的一批红外照片中，塞巴斯蒂安及其团队发现图片中有三个不同寻常的异象，他们认为可能正是这种甲烷云。

然而彻底的调查，显示其完全不同 —— 根据我们对泰坦云形成的了解，该地区一年中这个时期的甲烷云，在物理上是不可能的。

该区域内可以发展的对流甲烷云，将会包含巨大的水滴，并且处于非常高的高度，远高于建模所示的 10 公里。

研究人员还能够排除这些特征，实际上是以冰冻甲烷雨、或冰冷的熔岩形式而存在于地表上。这样的表面斑点具有不同的化学特征，并且可以保持长时间可见。

而本研究中的明亮特征，仅在 11 小时 ~ 五周内可见。建模还指出，这些属于大气特征，但仍然靠近于地表 —— 最有可能形成一层非常薄的微小固体有机颗粒。

由于它们位于泰坦赤道附近的沙丘地带，唯一剩下的解释，就是这些斑点实际上失聪沙丘上扬起的尘埃云。

卡西尼号飞越土卫六（Titan）的想象图（via：NASA）

塞巴斯蒂安称，尽管这是有史以来第一次观察土卫六的沙尘暴，但这一发现并不令人惊讶。

我们认为，当惠更斯探测器于 2005 年 1 月降落在其表面时，其强大的空气动力学尾流，就会产生少量的有机尘埃。

在泰坦上着陆之前，惠更斯只对其地面风速进行了一次直接的测量。当时的数值非常低，还不到 1 m/s 。

但卡西尼号纪录的规模，显然要大得多。我们从中看到，要产生如此大的尘埃，所需的地面风速必须非常强大 —— 大约是地表测量和气候模型估算平均值的五倍。

目前对于这种强烈的地面风，唯一令人满意的解释就是 —— 它们可能与我们在该地区、和季节观察到的巨大甲烷风暴前可能出现的强烈阵风有关。

这种被称作‘haboob’的现象（在干旱地区暴风雨前有巨大的尘埃云），在地球上也可以观察到。

强风产生大规模沙尘暴，意味着下层的沙子也开始运动 —— 覆盖泰坦赤道地区的巨大沙丘仍然活跃，并且在不断变化着。

风可以将沙丘上产生的尘埃远距离运输，导致土卫六上有机尘埃的全球循环，并产生于地球和火星上相似的观测效果。