土衛二下的雨,落在土星上

2011/08/12 | | 標籤:

根據赫歇爾太空望遠鏡(Herschel space observatory) 的觀測資料,土星的冰衛星土衛二(Enceladus)所噴出的水,居然在土星周圍形成一圈巨大的水蒸氣圈。這個發現,解決了懸疑了14年、土星上層大氣 中水的來源之謎;而且,這個發現讓土衛二成為整個太陽系中,唯一已知會反過來影響其母行星化學組成的衛星。

Herschel, the largest infrared space telescope, is stationed at the second Lagrange point of the Sun-Earth system. Its 3.5-metre diameter collects long-wavelength infrared radiation from some of the coolest and most distant objects in the Universe. Herschel covers a wide range of wavelengths, from far-infrared to sub-millimetre. The longest of these wavelengths have not been covered before. The satellite was launched on 14 May 2009 with ESA Planck microwave observatory, on board an Ariane 5 from Europe Spaceport in Kourou, French Guiana. Credits: ESA – D. Ducros, 2009根據觀測結果,土衛二南極虎紋裂隙(Tiger Stripe)的冰泉每秒向外拋出250公斤的水蒸氣。這些水蒸氣進入太空後,在土星周圍逐漸形成一圈如同甜甜圈一樣的水蒸氣圈,這個水蒸氣圈寬達土星半 徑的10倍以上,不過厚度僅約1倍土星半徑。土衛二軌道與土星中心的距離約為4倍土星半徑。雖然這個水蒸氣圈非常龐大,但由於水蒸氣對可見光波段而言幾乎 是透明的,換言之,一般光學望遠鏡或偵測器無法「看」到這些水蒸氣,直到赫歇爾太空望遠鏡利用紅外波段進行觀測,這才發現了這個水蒸氣圈。

科學家已知土星大氣較深層之處有微量水蒸氣,但對於土星比較高層的大氣中出現水的蹤跡則覺得有點匪夷所思。土星高層大氣有水蒸氣蹤跡的最初報告,是 1997年利用歐洲太空總署(ESA)紅外太空觀測站(Infrared Space Observatory)觀測到的,但從彼時至今,科學家始終無法解釋土星高層大氣中的水蒸氣來源。而德國普朗課研究所(Max-Planck- Institut für Sonnensystemforschung)Paul Hartogh等人利用電腦模擬赫歇爾最新觀測資料後,顯示土衛二噴出的水,大約有3-5%最後會落到土星表面。在地球上可看不到這樣的景象,這是土星獨 享的事件。

雖然土衛二噴出的水蒸氣,最後絕大部分的水蒸氣都消失在太空中,或是凍結在土星環裡或土星其他衛星的表面,但僅這小小的比例,就已足夠解釋土星高層大 氣中的水蒸氣來源,甚至可用以解釋土星大氣中那些含氧化合物,如二氧化碳等的來源。之後,這些水逐漸沈降並聚集到土星較低層大氣中,不過含量仍然很少,不 足以形成可觀測得到的雲朵。

資料來源:Enceladus rains water onto Saturn [26 July 2011]

引用自臺北天文館之網路天文館網站


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