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土卫六甲烷湖泊上的奇幻漂流岛之谜终于解开

发布单位:台北市立天文科学教育馆

目前天文学家们认为,在土卫六浓密云层之下的地质环境,存在着与地球水循环作用类似的甲烷循环。并借由甲烷循环的作用,在地表形成平滑如镜,波高仅有数公厘(1毫米=1公厘)的液态的甲烷湖泊。而在以氮气和甲烷为主的大气中,漂浮着浓密的有机分子雾霾。

然而,天文学家近期在分析卡西尼计划中的土卫六红外线影像时,发现一些出现后又再度消失的光点,却无法找到合理的说法来解释这种现象。近期有研究团队对此提出一种十分简单的说法:这些光点是漂浮在甲烷湖泊上,由大片的有机物质所组成的漂浮岛屿。而形成这些漂浮岛屿的材料,则是来自于从浓密雾霾中逐渐飘落的有机物质颗粒。

由艺术家笔下所展现,笼罩在浓密有机雾霾之下的土卫六地表,存在着暗色的沙丘与几乎平静无波的甲烷湖泊或海洋。从雾霾中飘落的有机物质颗粒,可能借由聚积与层层堆叠,形成像地球上的冰山一般,漂浮在湖泊或海洋上的岛屿。An artist's rendition of Titan's landscape features a hazy atmosphere, dark dunes, and mirror-smooth lakes and seas that resemble Earth's. On these bodies of liquid hydrocarbons, new research suggests that the appearance of 'magic islands' may be caused by floating organic solids. (Image credit: NASA/JPL)
图说:由艺术家笔下所展现,笼罩在浓密有机雾霾之下的土卫六地表,存在着暗色的沙丘与几乎平静无波的甲烷湖泊或海洋。从雾霾中飘落的有机物质颗粒,可能借由聚积与层层堆叠,形成像地球上的冰山一般,漂浮在湖泊或海洋上的岛屿。图片来源:Live Science

研究人员利用行星科学中的物理和化学机制进行演算,以电脑模拟推论这些有机颗粒落在湖面上时会发生甚么事情。发现这些有机物质颗粒刚飘落在湖面上时并不会下沉,而是会在湖岸附近漂浮并逐渐凝聚,形成含有许多孔隙的有机物质,就像地球上由火山作用所产生的浮石。然后这些物质经由层层累积,逐渐形成类似地球南极地区的冰棚构造。最后断裂飘入湖中,就像地球上因冰棚断裂形成的冰山,形成漂浮在甲烷湖泊上的有机物质岛屿。

然而,因为有机物质本身的密度比液态甲烷高,这些由有机物质组成的岛屿,并没有办法一直漂浮在湖面上。当液态甲烷逐渐渗入有机物质的孔隙时,岛屿将会逐渐沉没分解。换句话来说,这些神秘岛屿的形成与消失并没有那么神奇,或许只是地球上常见现象的另外一种版本而已。(编辑/台北天文馆蔡承颖)

资料来源:Live Science