土衞六罕見流線型沙丘 風方向顛倒增強所致

北京時間12月10日消息，據科學日報報道，土星最大的衞星土衞六是個奇特的星球。與其它衞星不同，它擁有密集的大氣層。它還有由天然氣體，例如乙烷和甲烷組成的河流和湖泊。在這個星球上微風吹拂過幾百碼高的沙丘，延綿幾百英里長，寬一英里多——儘管數據顯示這顆行星上最多隻有輕輕的微風。

美國諾克斯維爾田納西大學地球和行星科學助理教授德文·伯爾(Devon Burr)帶領進行的最新研究顯示，土衞六上的風吹沙子的速度可能比之前預想的要更快。這項發現或可以解釋土衞六上的沙丘是如何形成的。這項發現被髮表在期刊《自然》上。

十多年前，伯爾和其它科學家非常驚訝的發現卡西尼號宇宙飛船拍攝的土衞六圖片顯示出從未見過的沙丘特徵，後者是由之前並不知道存在的粒子組成的。“土衞六竟然有沙粒大小的粒子，這真是出人意料，我們目前還不知道它們的確切來源。此外，土衞六上還有強風足以移動這些粒子。” 伯爾説道。“在看到這些圖片之前，我們認為風還不足以產生沙子的運動。”

然而，最大的謎題是沙丘的形狀。卡西尼號數據顯示塑造沙丘最主要的風是從東向西吹的。然而， 障礙物，例如山巒和隕石坑附近沙丘的流線型外觀暗示着它們其實是由相反方向的風塑造而成的。

為了解開這一謎題，伯爾花費了六年時間翻新美國宇航局一個已報廢的高壓風洞，以再造土衞六表面的狀況。她和她的研究小組加大了風洞的壓力以模擬土衞六的密集大氣層，打開風洞風扇，並研究實驗性沙子的特徵。由於不確定土衞六表面沙子的特性，他們在風洞裏使用了23種不同類型的沙子以捕捉土衞六表面可能的沙子行為。

在經過兩年的反覆建模和校準後，研究小組發現土衞六上的最小風速大約比之前預想的高50%。“我們的模型始於之前的風速模型，但我們不斷的調整以匹配風洞裏獲得的數據。” 伯爾説道。“我們發現土衞六表面沙子的移動所需的風速比之前模型顯示的要高得多。”

需要對數據進行調整的主要原因是土衞六表面密集的大氣層。因此這項發現還校驗了應用於具有稀薄大氣層的天體(例如彗星和小行星)的模型。發現土衞六具有較高風速還能夠幫助解釋沙丘的形狀。

“如果主導風是輕微的東西方向，那麼它們不足以移動沙丘。” 伯爾説道。“但罕見的事件或可能引起風暫時顛倒並增強。”根據大氣模型，在一個土星年——相當於地球上30年。當太陽經過赤道，引起大氣層繼而影響風發生轉移，就會產生風向顛倒。伯爾提出理論認為只有在這個短暫的時期，從西邊刮來的高速風塑造了沙丘。“這些高風速可能尚未被卡西尼號檢測到，因為它們發生的非常罕見。”這項研究得到了美國宇航局行星地質學和地球物理學項目和外行星研究計劃的資金支持。新的資助將幫助伯爾和她的同事調查土衞六不同氣候裏風的情況，以及靜電力對沙丘移動所產生影響。

伯爾的研究小組成員包括田納西大學地球和行星科學助理教授喬什·埃默裏(Josh Emery)，以及來自約翰霍普金斯大學應用物理實驗室、搜尋外星文明研究所(SETI)、亞利桑那州立大學和加州大學戴維斯分校的同事們。