泰坦(月亮)

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January 20, 2022

泰坦是土星最大的卫星。它是由荷兰人克里斯蒂安惠更斯于 1655 年 3 月 25 日发现的。泰坦的直径比水星大,但质量比水星小得多。泰坦是太阳系中仅次于木卫三的第二大卫星。泰坦太冷了,除此之外,水以冰的形式出现在地表,是“基岩”的组成部分之一,甲烷在湖中荡漾,而不是水。泰坦是太阳系中唯一一个大气层稠密的卫星。大气主要由氮气、甲烷和乙烷组成,其中的雾气在可见光下掩盖了月球的特征。大气仍然传输雷达波和红外线。大气使得一些碳氢化合物湖可能出现在泰坦表面。否则,泰坦表面有火山构造,破裂的山谷,风形沙丘和条纹状地层以及一些陨石坑。科学家们对泰坦之月特别感兴趣,因为它被认为在某种程度上类似于早期的地球。基于丰富的烃类物质,甚至生命的出现也被认为是可能的。已经使用哈勃太空望远镜和一对卡西尼-惠更斯探测器等对其进行了研究。

泰坦地质

泰坦相当平坦,高度变化最多可能在一两英里的数量级。从地面拍摄的图像和卡西尼号探测器拍摄的遥远图像中,人们对泰坦整体表面的认识非常不准确。卡西尼号雷达的波束非常窄,不可能一次扫描大片区域。月球表面覆盖着水冰和碳氢化合物的混合物。冰就像石头一样。冰中有一种粗砂或粘土矿物。根据惠更斯探测器测量,表面温度估计为 93.8 开尔文(约 -180°C)。钛壳由冰组成,冰下有大约 10 公里厚的熔融层。它是由土星潮汐力引起的摩擦加热产生的。从那里,在“冰火山”中喷发可能偶尔会出现液体“熔岩“它是水和氨的混合物。熔岩是由于地球上放射性衰变的变暖效应而形成的。在卡西尼号飞船出现之前,人们推测泰坦表面最显着的特征是撞击坑和类似的地层,例如地球的月球,但出人意料地更快。从泰坦表面拍摄的红外图像显示出深色平原和浅色火山区,其中最著名的是世外桃源。世外桃源有各种各样的地形,包括裂缝。明亮的区域被认为是上面稍暗的区域。赤道上广阔的黑暗区域以前被解释为海洋,但根据目前的知识,它们是由碳氢化合物沙尘形成的沙丘场。赤道那块大而阴暗的干燥地区被称为香格里拉。从表面上看,类似于金星火山“煎饼”的轻型圆形圆顶脱颖而出。还发现了一座苍白的、可能被甲烷雪覆盖的山,可能是由两个“大陆板块”相互挤压形成的。根据一种观点,泰坦之山是在它收缩时诞生的。在不同类型地区的交界处,沿着海岸线,在一些地方散布着类似河床和河口的景观特征。此外,地表存在暗色短通道断面,被认为是甲烷源形成的可能性大于甲烷沉淀。苍白的山脊可能是从地表喷发的水冰。泰坦的碳氢化合物湖更靠近极地地区。卡西尼号探测器在泰坦表面发现了几个甲烷湖,其中一个以芬兰的科伊特雷湖命名。湖长约70公里。泰坦的甲烷湖被发现主要集中在北极和南极的附近,使赤道成为一个相当干燥的地区,其中北极的湖泊比南极的多。月球上发现的最大甲烷湖比芬兰的面积还大。泰坦最大的湖泊可能部分是雷达测绘的海妖海。

泰坦的大气

泰坦大气层是由 Gerard Kuiper 于 1944 年发现的。大气层由氮气、甲烷和少量其他一些物质(如乙烷)组成。钛的大气层包含 98.4% 的氮、1.6% 的甲烷和痕量的其他简单碳氢化合物。乙烷和乙炔使大气变得朦胧和泛黄。钛的氮-甲烷气氛中的压力在表面大约为 1.5 bar,那里的温度为 94 K,即 -179 °C。在北极上方,大约 40 公里的高度,泰坦对流层上限的一小块区域可能存在甲烷或乙烷晶体云。甲烷冰云很可能更低,在15公里以上的高度,泰坦10%的表面被20公里左右高度的云层覆盖。在海拔 160 公里以下,平流层中含有等量的氮和甲烷。在对流层中,甲烷量向下稳步增加。二十公里的高度有甲烷云,除了甲烷,乙烷雾也漂浮在地表附近。大气中的甲烷来自火山。泰坦的平流层在45到280公里的高度,温度从大约80开尔文上升到180开尔文。有乙炔。在一个非常薄的中间层,在大约 180 到 600 公里的高度,温度再次下降。在大约30至55公里的高度,温度是恒定的。在海拔60公里以上,温度开始上升。那里的压力约为 0.05 巴。在 20 公里的高度有 0.5 bar。钛的全球变暖的温室效应计算约为12°C,低于金星(约96%的二氧化碳)和地球(约1.25%的水蒸气和约0.04%的二氧化碳),但高于火星(约 95% 的二氧化碳)。它是由甲烷(约 1.4%)和氢气(约 0.1-0.2%)引起的。温室效应是通过在反照率 0.21 的基础上计算温度并将其与观测温度进行比较来获得的。偏差是由泰坦复杂的反温室效应造成的。

气候

已经多次尝试预测泰坦的气候,但之前的尝试并不十分成功。然而,在 2011 年,科学家们设法创建了一个相当准确的泰坦大气模型。研究发现,泰坦表面的大部分甲烷湖位于月球的极地地区,估计是由于极地地区的日照量低于平均水平。影响极地地区湖泊位置的另一个重要因素是降雨。泰坦的赤道是一个相当干燥的地区,泰坦的大部分降雨都发生在两极附近。与地球上的降雨不同,泰坦降雨是甲烷。泰坦的云也由甲烷组成。虽然这些云与地球上的云大体相似,但也存在显着差异。相对于月球的大小,泰坦的云层是巨大的;一朵云的直径可以达到1000多公里,而且它们真的很高,高达40公里,直到泰坦的对流层顶。与地球上的云相比,地球上的云上升到最高18公里。如果你从下面看泰坦的云,它们看起来很黑,因为它们不会让很多光线通过。如果从侧面看云,它们非常明亮,与地球上的云非常相似,但由于泰坦大气的成分,它们呈橙色。虽然云在极地地区很常见,但它们只覆盖月球表面上方的一小块区域。泰坦的云覆盖了大约 1% 的表面,而地球的云覆盖了 65%。在低纬度的泰坦中,云层要少得多。当极地地区遭遇强降雨时,可能会在赤道上持续多年而没有一滴雨。因此,泰坦的赤道是一个极其干燥的地区。当卡西尼号探测器于 2005 年着陆时,科学家们感到惊讶的是,它发送了赤道干涸河沟的照片。由此得出的结论是,即使是赤道有时也有大量的流体,尽管没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会聚集大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。因此,泰坦的赤道是一个极其干燥的地区。当卡西尼号探测器于 2005 年着陆时,科学家们感到惊讶的是,它发送了赤道干涸河沟的照片。由此得出的结论是,即使是赤道有时也有大量的流体,尽管没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会积聚大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。因此,泰坦的赤道是一个极其干燥的地区。当卡西尼号探测器于 2005 年着陆时,科学家们感到惊讶的是,它发送了赤道干涸河沟的照片。由此得出的结论是,即使是赤道有时也有大量的流体,尽管没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会聚集大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。当卡西尼号探测器于 2005 年着陆时,科学家们感到惊讶的是,它发送了赤道干涸河沟的照片。由此得出的结论是,即使是赤道有时也有大量的流体,尽管没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会聚集大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。当卡西尼号探测器于 2005 年着陆时,科学家们感到惊讶的是,它发送了赤道干涸河沟的照片。由此得出的结论是,即使是赤道有时也有大量的流体,尽管没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会聚集大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。虽然没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会聚集大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。虽然没有人明白这是怎么可能的。即使是最潮湿的模型也只能给这个地区带来细雨。 2011 年进行的研究也表明赤道是一个干旱地区。科学家估计,大约每 15 年,赤道地区就会聚集大量云层,这可能会导致“超级降雨”,足以在泰坦表面雕刻出地层。

探索泰坦

地面望远镜已经观察到泰坦表面的颜色变化。在 1970 年代和 1980 年代,航海者 1 号和航海者 2 号探测器探索了泰坦的大气层。卡西尼-惠更斯号宇宙飞船于 2004 年 7 月抵达土星轨道。卡西尼号用雷达等检查土星、它的光环和卫星,特别是泰坦。惠更斯探测器专为研究泰坦而设计。卡西尼号于 2004 年 12 月 25 日将其发送到泰坦。声纳于 2005 年 1 月 14 日成功降落在泰坦表面。当他降落时,惠更斯检查了大气成分等。它在着陆后幸存下来,并能够发回有关泰坦表面状况的信息。人们试图通过准确测量惠更斯的着陆来探测大气中的风。全地射电望远镜观测网络跟踪声纳传输的信号信号。从定向测量结合远程干涉测量,成功地以千米精度确定了声纳路径。

来源

欧洲航天局

参考

外部链接

泰坦表面有机物超过地球空间科学/我们的活动/欧空局的石油储量。参考 23.12.2018(英文)。Shekhtman, Lonnie & Thompson, Jay: In Depth - Titan Solar System Exploration: NASA Science。5/3/2018 参考 23.12.2018(英文)。Shekhtman、Lonnie 和 Thompson、Jay:深入 - 泰坦 - 土星最大的月球太阳系探索:美国宇航局科学。5/2/2018 参考 23.12.2018(英文)。Redd,Nola Taylor:泰坦:关于土星最大月球的事实 Space.com。2018/3/26 参考 23.12.2018(英文)。安德森,保罗·斯科特:在泰坦 EarthSky 上寻找生命的地方。8/2/2018 参考 23.12.2018(英文)。