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美证实水冰迁移造就土卫八阴神秘阳脸
www.fjnet.cn 2009-12-14 10:21   来源:新浪科技    我来说两句

“旅行者(Voyager)”号和“卡西尼”号传回的图片显示,面对土星轨道一侧的黑暗物质一直延伸到赤道附近的反面。反面明亮的物质主要是由水冰构成,亮度比黑暗材料的大10倍,这些材料穿过北极和南极一直延伸到正面。这是“卡西尼”号在2007年9月10日飞越土卫八,它随机携带的“成像科学子系统”(Imaging Science Subsystem)照相机拍到的这颗卫星的照片。

德国柏林自由大学的蒂尔曼·登克(Tilmann Denk)是在《科学》杂志发表的其中一篇论文的第一作者,他说:“(‘卡西尼’号的)‘成像科学子系统’拍到的图片显示,土卫八正面上的亮和暗材料都比反面的相同材料显得更红。”登克指出,土卫八的正面被暗红色尘埃覆盖,因此显得更暗,这些尘埃可能是从围绕土星运转的其他卫星上吹来的。

这些尘埃或许与最近美国宇航局的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)发现的围绕在土星周围的巨大的环状物有关。然而这些图片显示,降落的灰尘并不是导致土卫八两侧亮度截然不同的唯一原因。登克说:“土卫八上非常复杂且界线分明的明暗面,显然不是由尘埃降落形成的,事情并没那么简单。因此我们必须找出其他可导致这一现象的机制。”

近距离拍到的图片为科学家提供了一些线索,显示出热隔离(thermal segregation)的迹象。这一理论认为,水冰从面对太阳的一面(更温暖的区域)移向极面更加寒冷的区域。因此前者的亮度变暗,温度升高,后者的亮度变大,温度降低。由美国科罗拉多州波德西南研究所(Southwest Research Institute in Boulder)的约翰·斯宾塞(John Spencer)和登克负责撰写的另一篇科学论文指出,水冰迁移起到重要作用。研究人员通过把“成像科学子系统”的图像与“卡西尼”号的合成红外分光计(Composite Infrared Spectrometer,CIRS)获得的热量信息结合在一起,制成土卫八的电脑模型。

合成红外分光计在2005年和2007年获得的观测资料发现,暗区的温度(129度绝对温标,零下227华氏度)足以使积存数亿年的大部分冰蒸发掉。土卫八的自转周期很长,土卫八上的一天,相当于79个地球日,因此与自转速度更快的卫星相比,每天土卫八得到太阳照射的时间更长。斯宾塞和登克提出,不断下降的尘埃使土卫八的正面显得更加暗淡,较深的颜色有助于吸收更多阳光,最终导致赤道附近的冰蒸发掉。

蒸发的冰会在温度更低,更加明亮的极地,即土卫八的反面重新凝结。冰蒸发后,会在这颗卫星表面留下颜色较暗的物质,使正面和赤道附近的温度升高,变得更暗,使冰继续蒸发。与此同时,在冰的冷凝作用下,反面和极地变得更亮、更冷。这种现象导致现在的土卫八表面明暗分明。这颗卫星相对较小的体积(直径大约只有900英里,即1500公里)和它相对较弱的引力,都使冰很容易从一半球移到另一半球。斯宾塞说:“土卫八是全球性冷暖循环失控的受害者。” (孝文)


责任编辑:蔡杏
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