作者:赵熙熙 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2014/12/9 22:51:47
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土卫六大沙丘或经数万年形成 暗含古气候信息

 

根据美国宇航局(NASA)卡西尼号探测器的观测结果,在土星卫星土卫六上形成波纹的沙丘可能具有几千年的历史。

对这些沙丘进行的迄今最详尽的雷达成像研究显示,随着土卫六的轨道相对于太阳的摆动,塑造沙丘的风有可能改变了方向。这些轨道的变化被认为改变了星球表面哪一部分能够照射到最多的阳光,而沙丘的形状则反映了气候模式的变化。

主持这项研究的美国大学城得克萨斯农工大学地质学家Ryan Ewing指出,让一个沙丘改变方向可能需要3000土星年的时光,这相当于90000地球年。

研究人员在12月8日出版的《自然—地球科学》上报告了这一研究成果。

地球上的一些大沙丘——例如撒哈拉沙漠西部的沙丘——事实上存留了关于过去气候变化的记忆。在最后一个冰河期,地球上的风要强劲得多,当时地球摇摆的轨道使得冰川向着亚热带前进并改变了那里的气候模式。在此期间形成的最大沙丘在随后的11000年中没有改变方向。

科学家一直很难确定形成土卫六沙丘的原因。这些沙丘是由碳氢化合物微粒构成的,并很可能是太阳系中最大的,因此它们更类似于煤烟堆而不是地球的沙堆,后者主要由二氧化硅构成。

这些沙丘延伸达数百公里,面积相当于包括阿拉斯加州在内的整个美国的大小。

对于是什么原因塑造了这些沙丘有各种各样的想法,包括从西或从东吹来的风,这些风可能每天、每个季节或按照其他的规律变化。

Ewing的研究团队分析了约10000座沙丘的脊线,这些脊线是由从2004年环绕土星运转的卡西尼号探测器上装载的雷达设备绘制的。

研究人员使用的一种新算法使得他们能够比以往从图像中提取出更精确的信息。这种更敏锐的观测使得他们能够看清1千米左右的特征,包括第一次发现由3条甚至更多脊线交汇在一起形成的星形沙丘。

这些星形沙丘意味着盛行风必定在不同时期从不同方向吹来。重要的是,小型的星形沙丘是从一个不同方向的更大的线性沙丘转化而来的,这意味着星形沙丘正在改变线性沙丘。

研究小组随后计算出风需要几千年才能够改变沙丘的方向,从而阻断线性沙丘的生长并开始形成星形沙丘。

马里兰州桂冠市约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家Ralph Lorenz说,了解了沙丘的形成需要这么长的时间意味着科学家可以开始回首过去。他说:“这项工作为研究土卫六的古气候打开了一个沙丘形态学的窗口。”

Ewing和他的同事如今正使用研究地球气候的全球气候模型,分析轨道的变化将会如何改变土卫六上的风向。

土卫六是土星卫星中最大的一颗,也是太阳系第二大卫星。由于土卫六是太阳系唯一拥有浓厚大气层的卫星,因此被高度怀疑有生命体的存在,科学家也推测大气中的甲烷可能是生命体的基础。

土卫六可以被视为一个时光机器,有助人们了解地球最初期的情况,揭开地球生物如何诞生之谜。土卫六上的表面重力极低,和月球相当,但又拥有浓厚大气层,其表面的大气压约为地球的1.5倍。

 
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