科學家揭開土衛六濃密大氣層的祕密

科學家們正在揭開土衛六（土星最大的衛星）及其富含氮氣的濃密大氣層的祕密。儘管土衛六的體積比地球小，重力也比地球低，但它的大氣密度卻是地球的1.5倍。研究人員認為，這種富含甲烷的大氣層是由其岩石內部加熱的有機物質釋放的氣體維持的。

美國西南研究院（SwRI）與卡內基科學研究所（Carnegie Institution for Science）聯合開展實驗室實驗，旨在揭示土星的衛星土衛六是如何維持其獨特的富氮大氣層的。

土衛六是太陽系中第二大衛星，也是唯一擁有大量大氣層的衛星。

「土衛六的直徑僅為地球的 40%，但其大氣層的密度卻是地球的 1.5 倍，即使重力較低也是如此，」SwRI 的 Kelly Miller 博士解釋說，他是發表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》期刊上有關這些發現的論文的主要作者。「在土衛六表面行走的感覺有點像潛水。」

自 1944 年發現土衛六以來，科學家們一直對其大氣層的起源、年齡和演變感到好奇，土衛六的大氣層由大約 95% 的氮和 5% 的甲烷組成。

為了了解土星最大衛星上持續存在的厚重的大氣層，瑞典航天研究所與卡內基科學研究所實驗室合作，模擬土衛六岩石核心的條件。 這些實驗室實驗對有機物管進行加熱和加壓，產生氮氣和甲烷，這是維持土衛六大氣層所必需的氣體。

「甲烷的存在對土衛六大氣層的存在至關重要，」米勒說。「甲烷會被陽光引起的反應清除，並在大約 3000 萬年後消失，之後大氣層會凍結在地表上。 科學家認為，必須有內部來源補充甲烷，否則大氣層的地質壽命很短。」

米勒也是 2019 年發表在《天體物理學雜誌》上的一篇論文的主要作者，該論文提出了一個大氣層可能是如何發展和長年補充的理論模型。 論文推測，大量高度複雜的有機物質在土衛六的岩石內部被加熱，釋放出氮氣以及甲烷等碳氣體。 這些氣體隨後滲出地表，在月球周圍形成厚厚的大氣層。 最近的實驗證實了這一理論，這些實驗將有機材料加熱到 250 至 500 攝氏度，壓力高達 10 千巴，以模擬土衛六的內部條件。 實驗產生的二氧化碳和甲烷等碳氣體足以幫助供應土衛六的大氣層。

該論文主要基於美國國家航空航天局的卡西尼-惠更斯飛船任務的數據。 美國國家航空航天局計劃於 2028 年發射名為「蜻蜓」的航天器，執行下一次土星系統任務。 它將包括一個四旋翼飛行器，用於近距離探索土衛六，研究土衛六的環境是否有利於生命的存在。 米勒接下來將與一個全球研究團隊合作，研究地表下液態海洋的宜居性。

編譯自：ScitechDaily