【博科园-科学科普】 土星最大的卫星泰坦是一个神秘的地方;我们对它了解得越多，它在商店里的惊喜就越多。除了地球之外唯一的一个有稠密、富含氮的大气层外，它的表面还有甲烷湖和大气中的甲烷云。在这个水文循环中，甲烷从液体转化为气体，再回来与地球上的水循环相比非常相似。
根据加州大学洛杉矶分校的一项研究，泰坦经历了严重的甲烷风暴，导致了在两个半球发现的冲积扇。图片：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
感谢NASA /ESA cassini - huygens任务，该任务于9月15日完成，当飞船撞上土星的大气层时，我们在最近几年学到了很多关于月球的知识。最新的发现是由加州大学洛杉矶分校的行星科学家和地质学家组成的，他们与泰坦的甲烷风暴有关。尽管这是一种罕见的现象，但这些暴风雨显然变得相当极端。
这项研究的详细内容，标题为“土卫六区域的极端降水模式与观察到的冲积扇分布一致”，最近发表在科学杂志《自然地球科学》上。在加州大学洛杉矶分校地球、行星和空间科学部门的研究生Saun p . Faulk领导下，该团队对土卫六的降雨进行了模拟，以确定极端天气事件是如何形成月球表面的。
卡西尼号宇宙飞船拍摄的泰坦大气的图像。图片：NASA/JPL/Space Science Institute
科学家发现极端的甲烷风暴可能会像极端的暴风雨一样，在月球表面形成一层坚硬的表面。在地球上强烈的暴雨在地质演化过程中起着重要的作用。当降雨量足够大时，风暴就会引发大量的水流，将泥沙输送到低地，形成锥形的特征，即冲积扇。
在它的任务中，卡西尼轨道飞行器发现了在泰坦上使用它的雷达仪器的相似特征的证据，这表明泰坦的表面可能受到强降雨的影响。虽然这些风扇是一个新的发现，但自从卡西尼号在2006年首次到达土星系统以来，科学家们一直在研究泰坦的表面。在那个时候就注意到了几个有趣的特征。
这些沙丘中包括了巨大的沙丘，它们主宰着土卫六的低纬度地区，以及支配其高纬度地区的甲烷湖和海洋，尤其是在北极地区。海-克拉肯母马，利盖亚母马和Punga Mare -测量数百公里宽，高达几百米深，并通过分支，河流的通道提供食物。还有许多更小、更浅的湖泊，有圆形的边缘和陡峭的墙壁，通常在平坦的地方发现。
在这种情况下，加州大学洛杉矶分校的科学家发现，冲积扇的主要分布在50到80度之间。这使它们靠近南北半球的中心，虽然离两极略近赤道。为了测试土卫六本身的暴雨会如何引起这些特征，加州大学洛杉矶分校的研究小组依靠计算机模拟了泰坦的水循环。
由NASA的卡西尼号宇宙飞船收集的红外线数据制成的泰坦北部湖泊的伪彩色马赛克。图片：NASA
他们发现虽然在泰坦的主要湖泊和海洋所在的两极附近，雨水大多聚集在两极附近，但最强烈的暴风雨发生在接近60度的纬度。这与冲积扇最集中的区域相对应，表明当土卫六确实有降雨时，它是相当极端的——就像季节性的季风暴雨一样。
正如加州大学洛杉矶分校行星科学副教授、该研究的资深作者乔纳森·米切尔所指出的，这与最近在地球上经历的极端天气事件并没有什么不同。气候模型中最强烈的甲烷风暴每天至少会造成一英尺的降雨量，这与我们今年夏天从哈维飓风中看到的一样。”
研究小组还发现，在土卫六上，甲烷的暴风雨是相当罕见的，在泰坦的每一年里发生的时间都不到一次——这一过程达到了地球上29年半的时间。但是据加州大学洛杉矶分校的泰坦气候模型研究小组的首席研究员米切尔说，这比他们预想的要多，本以为这些都是千禧年的大事，即便如此以很令人惊讶。
在过去泰坦的气候模型表明，液态甲烷通常更接近两极。但之前没有研究过降水如何导致泥沙运输和侵蚀，也没有研究这将如何解释表面上观测到的各种特征。因此本研究还表明，地物表面特征的区域变化可能是由于降水的区域差异造成的。
最重要的是，这项研究表明地球和泰坦的共同点比之前想象的还要多。在地球上，温度的差异导致了强烈的季节性天气事件。在北美，龙卷风在早春期间发生，而暴风雪则发生在冬季。与此同时，大西洋的温度变化是导致夏季和秋季之间形成飓风的原因。
类似地，在土卫六上，温度和湿度的严重变化是引发极端天气的原因。当温度较低时，高纬度地区的湿润空气与较低纬度地区的较暖、干燥的空气相互作用，形成强烈的暴雨。这些发现在我们太阳系的其他天体上也很重要，比如火星上的冲积扇。
最后了解降水和行星表面之间的关系可能会带来关于气候变化对地球和其他行星的影响的新见解。这样的知识也可以帮助我们减轻它在地球上所产生的影响，这些变化只是不自然的，但同时也是突然的，非常危险的。
谁知道呢？有一天，它甚至可以帮助我们改变其他行星和天体的环境，从而使它们更适合人类长期定居(aka)地球化
参考：UCLA, Nature
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
