土卫六罕见流线型沙丘 风方向颠倒增强所致

北京时间12月10日消息，据科学日报报道，土星最大的卫星土卫六是个奇特的星球。与其它卫星不同，它拥有密集的大气层。它还有由天然气体，例如乙烷和甲烷组成的河流和湖泊。在这个星球上微风吹拂过几百码高的沙丘，延绵几百英里长，宽一英里多——尽管数据显示这颗行星上最多只有轻轻的微风。

美国诺克斯维尔田纳西大学地球和行星科学助理教授德文·伯尔(Devon Burr)带领进行的最新研究显示，土卫六上的风吹沙子的速度可能比之前预想的要更快。这项发现或可以解释土卫六上的沙丘是如何形成的。这项发现被发表在期刊《自然》上。

十多年前，伯尔和其它科学家非常惊讶的发现卡西尼号宇宙飞船拍摄的土卫六图片显示出从未见过的沙丘特征，后者是由之前并不知道存在的粒子组成的。“土卫六竟然有沙粒大小的粒子，这真是出人意料，我们目前还不知道它们的确切来源。此外，土卫六上还有强风足以移动这些粒子。” 伯尔说道。“在看到这些图片之前，我们认为风还不足以产生沙子的运动。”

然而，最大的谜题是沙丘的形状。卡西尼号数据显示塑造沙丘最主要的风是从东向西吹的。然而， 障碍物，例如山峦和陨石坑附近沙丘的流线型外观暗示着它们其实是由相反方向的风塑造而成的。

为了解开这一谜题，伯尔花费了六年时间翻新美国宇航局一个已报废的高压风洞，以再造土卫六表面的状况。她和她的研究小组加大了风洞的压力以模拟土卫六的密集大气层，打开风洞风扇，并研究实验性沙子的特征。由于不确定土卫六表面沙子的特性，他们在风洞里使用了23种不同类型的沙子以捕捉土卫六表面可能的沙子行为。

在经过两年的反复建模和校准后，研究小组发现土卫六上的最小风速大约比之前预想的高50%。“我们的模型始于之前的风速模型，但我们不断的调整以匹配风洞里获得的数据。” 伯尔说道。“我们发现土卫六表面沙子的移动所需的风速比之前模型显示的要高得多。”

需要对数据进行调整的主要原因是土卫六表面密集的大气层。因此这项发现还校验了应用于具有稀薄大气层的天体(例如彗星和小行星)的模型。发现土卫六具有较高风速还能够帮助解释沙丘的形状。

“如果主导风是轻微的东西方向，那么它们不足以移动沙丘。” 伯尔说道。“但罕见的事件或可能引起风暂时颠倒并增强。”根据大气模型，在一个土星年——相当于地球上30年。当太阳经过赤道，引起大气层继而影响风发生转移，就会产生风向颠倒。伯尔提出理论认为只有在这个短暂的时期，从西边刮来的高速风塑造了沙丘。“这些高风速可能尚未被卡西尼号检测到，因为它们发生的非常罕见。”这项研究得到了美国宇航局行星地质学和地球物理学项目和外行星研究计划的资金支持。新的资助将帮助伯尔和她的同事调查土卫六不同气候里风的情况，以及静电力对沙丘移动所产生影响。

伯尔的研究小组成员包括田纳西大学地球和行星科学助理教授乔什·埃默里(Josh Emery)，以及来自约翰霍普金斯大学应用物理实验室、搜寻外星文明研究所(SETI)、亚利桑那州立大学和加州大学戴维斯分校的同事们。