冬季极地涡旋使土卫六变得很冷!( 二 )


低纬度地区会遇到涡旋,就像去年1月北美遭遇的那样,当环绕地球的急流减弱或蜿蜒时。卡西尼号发现土卫六的北极涡旋在春分前后一直存在,并在夏天破裂,和地球上的涡旋很像,但在一年的晚些时候会持续。同时,在秋分后不久,一个新的涡旋开始在南极形成。令人惊讶的是,初期形成的南方涡旋比北方涡旋更冷,而北方涡旋只有在冬季才被观测到。这项新研究表明,这种差异可能是泰坦的化学物质在冬季早期形成的超冷阶段,而不是两极之间的内在差异。
奇怪的化学
新研究表明,泰坦的大气化学物质可能会加剧其极地涡旋。和地球的大气层一样,泰坦大气层主要是氮气,而表面的压力大约是地球海平面压力的1.5倍。但与地球不同的是,大气中剩下的2%主要是甲烷,这是天然气的主要成分,当泰坦上下雨时,就会产生碳氢化合物。在土卫六相对炎热的高层大气中,甲烷与来自太阳和土星磁场的能量发生反应,产生微量气体,如氰化物、乙烯、乙烷和更大的有机分子。这些气体中的一些构成了泰坦特有雾霾。卡西尼号在冬季两极观测到这些微量气体的富集,新研究发现,这种富集在冬季早期最为明显,那时北极也更冷。
冬季极地涡旋使土卫六变得很冷!
文章插图

在土卫六上,就像在地球上一样,赤道和暗冬极之间的温差最终导致了极地涡旋形成。在这两个世界上,冷空气都在下沉,在冬天把北极的上层大气往下拉。当微量气体向下混合进入较冷泰坦大气层中层时,它们会凝结成液体或固体云。浓缩微量气体就像一个水池,加速了更多微量气体从产生它们的大气层顶部向下的运动。微量气体通过发射红外线使泰坦平流层的寒层变得更冷。红外线刚好在可见光的光谱之外,人类可以感觉到它是热的。当微量气体发光时,它们就会失去能量,而能量通过向太空辐射而冷却大气。
冬季极地涡旋使土卫六变得很冷!
文章插图

这项新研究提出,现在更冷的空气下沉速度更快,处于一个寒冷的反馈循环中。这一切都发生在冬天的开始,所以冬天开始真的非常非常冷。最终,所有下沉空气引起压力增加产生了它自己的热量,从而抵消了反馈循环。作者认为这在泰坦的冬季形成了两个截然不同的阶段。当进入冬季越深,环流越发达,就会得到相反的效果,由于大气下沉时的压缩作用,平流层开始变暖。所以冬天有两个阶段是很奇怪。不完全确定这是怎么回事,但这是我们目前的理论。
冬季极地涡旋使土卫六变得很冷!冬季极地涡旋使土卫六变得很冷!
文章插图

推荐阅读