詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到土星外星卫星泰坦大气中的“非凡”云层

研究土卫六的云层将帮助科学家理解为什么土星最大的卫星是太阳系中唯一拥有大气层的卫星。

2022 年 11 月 4 日至 11 月 6 日期间 Titan 上云层的演变超过 30 小时,如 Webb NIRCam(左)和 Keck NIRC-2(右)所见。 从地球和太阳看,土卫六的后半球从左(黎明)向右(傍晚)旋转。 云 A 似乎正在旋转进入视野,而云 B 似乎正在消散或移动到 Titan 的肢体后面(围绕远离我们的半球)。 (图片来源:科学:NASA、ESA、CSA、Webb Titan GTO 团队图像处理:Alyssa Pagan (STScI))
2022 年 11 月 4 日至 11 月 6 日期间 Titan 上云层的演变超过 30 小时,如 Webb NIRCam(左)和 Keck NIRC-2(右)所见。 从地球和太阳看,土卫六的后半球从左(黎明)向右(傍晚)旋转。 云 A 似乎正在旋转进入视野,而云 B 似乎正在消散或移动到 Titan 的肢体后面(围绕远离我们的半球)。 (图片来源:科学:NASA、ESA、CSA、Webb Titan GTO 团队图像处理:Alyssa Pagan (STScI))

科学家们在 NASA 詹姆斯·韦伯太空望远镜 11 月初拍摄的图像中发现了土星卫星土卫六上令人兴奋的东西——云。 具体来说,土卫六北半球的云。

对于一个不经意的观察者来说,云可能是一毛钱一打。 但对科学家来说,云可以揭示很多关于行星(或者在这种情况下是月球)大气层的信息。 土卫六是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星,因此研究云有助于科学家了解土卫六的大气层是如何运作的——以及为什么它首先拥有大气层。

“乍一看,这简直是非同寻常!我想我们看到了一片云!” 巴黎西泰大学的行星科学家塞巴斯蒂安·罗德里格斯 (Sébastien Rodriguez) 在给位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德航天中心泰坦观测小组的电子邮件中说道。 该电子邮件包含在 NASA 关于图像的声明中。

2022 年 11 月 4 日,詹姆斯·韦伯太空望远镜的 NIRCam 仪器拍摄了土星卫星土卫六的图像。左图:使用 F212N 拍摄的图像,这是一种对土卫六低层大气敏感的 2.12 微米过滤器。 亮点是北半球突出的云层。 右图:使用 NIRCam 滤镜组合的彩色合成图像。 标记了几个突出的表面特征: Kraken Mare 被认为是甲烷海; Belet 由深色沙丘组成; Adiri 是一个明亮的反照率特征。 (图片来源:科学:NASA、ESA、CSA、Webb Titan GTO 团队图像处理:Alyssa Pagan (STScI))
2022 年 11 月 4 日,詹姆斯·韦伯太空望远镜的 NIRCam 仪器拍摄了土星卫星土卫六的图像。左图:使用 F212N 拍摄的图像,这是一种对土卫六低层大气敏感的 2.12 微米过滤器。 亮点是北半球突出的云层。 右图:使用 NIRCam 滤镜组合的彩色合成图像。 标记了几个突出的表面特征: Kraken Mare 被认为是甲烷海; Belet 由深色沙丘组成; Adiri 是一个明亮的反照率特征。 (图片来源:科学:NASA、ESA、CSA、Webb Titan GTO 团队图像处理:Alyssa Pagan (STScI))

这些云层进一步验证了预测土卫六北半球夏季云层出现的天气模型,当时该地区沐浴在阳光下。

自 2017 年美国宇航局的卡西尼号任务进入土星大气层后结束以来,科学家们一直热切地等待着对土卫六的观测。据称,土卫六的大气层富含氮气和甲烷,向太空延伸 370 英里(600 公里),高度是地球大气层的 10 倍 到 NASA。 在它的外缘,太阳辐射分解了甲烷和氮分子,剩下的碎片重新组合成大的有机分子,形成了浓郁的浓稠雾霾。 这种雾霾阻挡了可见光,使得很难观察土卫六的低层大气和表面。 幸运的是,JWST 的红外相机将能够为科学家提供前所未有的月球低层大气和表面视图。

尽管戈达德团队对看到云彩感到兴奋,但 JWST 图像只及时显示了一张快照。 为了真正了解土卫六的大气层是如何运作的,研究人员需要多幅图像来了解云层如何改变形状。 因此,该团队求助于夏威夷凯克天文台的地球望远镜同事。

值得庆幸的是,几天后凯克进行观测时,乌云还没有散去。

“我们担心两天后与凯克一起观察土卫六时云层会消失,但令我们高兴的是,云层在相同的位置,看起来它们的形状发生了变化,”Imke de Pater说 ,加州大学伯克利分校的名誉行星科学家。

土卫六让科学家着迷的原因有很多。首先,来自太阳的紫外线辐射在土卫六富含氮和甲烷的大气层中产生了巨大的有机分子。 朦胧的大气掩盖了覆盖着广阔沙丘的地表,以及湖泊、海洋和液态碳氢化合物(如甲烷和乙烷)的河流。 而且,在土卫六的表面深处,科学家们怀疑潜伏着咸水液态水海洋,这使得土卫六成为地球以外潜在生命的候选者。

云图像并不是 JWST 在 11 月初返回的唯一数据。 利用望远镜近红外光谱仪的数据,科学家们将能够研究土卫六低层大气的成分,这是凯克等地面望远镜无法观测到的。

该团队仍在分析这些数据,“将使我们能够以卡西尼号宇宙飞船无法做到的方式真正探测土卫六低层大气和地表的成分,”该团队表示。

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