新的NASA研究显示了泰坦湖嘶嘶声

新的研究表明,土卫六的湖泊可能因含氮而嘶嘶作响

卡西尼号于2017年2月17日拍摄了这幅土星卫星土卫六北部湖泊和海洋的马赛克图像。这次任务的最后一次近距离飞越土卫六的时间是4月22日。

新出版的研究细节碳氢化合物湖泊和海洋如何土星土卫六的卫星土卫六可能偶尔会喷发出一片片引人注目的气泡。

对于研究,研究人员美国国家航空航天局加州帕萨迪纳市的喷气推进实验室模拟了土卫六寒冷的表面条件,发现大量的氮可以溶解在极冷的液态甲烷中,这些甲烷从天空下到河流、湖泊和海洋中。他们证明,温度、气压或成分的微小变化都会导致氮迅速从溶液中分离出来,就像打开一瓶碳酸汽水时产生的嘶嘶声。

美国宇航局卡西尼泳装宇宙飞船已经发现,泰坦湖泊和海洋的组成从一个地方变化,一些水库在乙烷中比甲烷更丰富。“我们的实验表明,当富含甲烷的液体与富含乙烷的液体混合 - 例如从大雨中,或者当甲烷河流中的径流混合到富含乙烷的湖泊中时 - 氮气不太能够保持在溶液中,”说Michael Malaska的JPL.他领导了这项研究。

结果是泡沫。很多泡沫。

当土卫六上的甲烷海洋在季节变化过程中稍微变暖时,也会发生氮的释放,即出溶。气泡液体也可能会给未来的机器人探测器带来潜在的问题,这些机器人探测器将漂浮在土卫六的海洋上或在土卫六的海洋中游泳。探测器散发出的多余热量可能会在其结构周围形成气泡,例如用于推进的螺旋桨,使其难以控制或保持探测器稳定。

卡西尼号拍摄的土卫六湖的雷达图像

来自卡西尼的雷达图像在泰坦的碳氢化合物海上展示了一种奇怪的岛屿,似乎随着时间的推移而变化(左边的图像系列)。这个“魔法岛”的一个可能的解释是泡沫。

魔术岛机制?

氮气泡在土卫六的湖泊和海洋上产生气泡的概念与卡西尼号在探索土卫六期间调查的一个更迷人的未解之谜有关:所谓的“魔法岛”。在几次飞近探测中,卡西尼号的雷达发现了海洋上出现和消失的小区域,然后(至少有一次)又出现了。研究人员提出了几种可能产生这些看起来像岛屿的特征的解释,包括气泡场的想法。如果这些气泡确实是罪魁祸首的话,这项新研究提供了形成这些气泡的机制的细节。

“Thanks to this work on nitrogen’s solubility, we’re now confident that bubbles could indeed form in the seas, and in fact may be more abundant than we’d expected,” said Jason Hofgartner of JPL, who serves as a co-investigator on Cassini’s radar team and was a co-author of the study.

冷冻嘶嘶声和呼吸湖泊

在表征泰坦液体储层与其大气之间的氮气如何移动,研究人员还将氮气从模拟的乙烷的溶液中扑充为乙烷冻结到他们微小的模拟泰坦湖的底部。与水的固体形式不如液体形式而言,乙烷冰会在泰坦的寒冷池的底部形成。当乙烷结晶到冰中时,没有溶解的氮气余地,它具有嘶嘶声。


在Malaska和他的同事进行的一项实验中,氮气从冻结的乙烷中嘶嘶作响。

虽然在外星月亮上用氮气冒泡的碳氢化合物湖泊的思想是戏剧性的,但马斯喀卡指出氮气对泰坦的运动不仅仅在一个方向上移动。显然,它必须进入甲烷和乙烷,然后才能离开。

“实际上,就好像泰坦呼吸氮的湖泊一样,”马斯喀斯说。“当它们很酷时,它们可以吸收更多的气体,”吸入“。随着它们的温暖,液体的容量减少,所以他们”呼气“。”

类似的现象也发生在地球上,二氧化碳被海洋吸收。

研究结果如下伊卡鲁斯杂志2月份在线发布

最后的泰坦飞弗莱奇附近

卡西尼号将在4月22日最后一次近距离飞越土卫六,这也是卡西尼号的第127次目标遭遇。在飞越期间,卡西尼号将最后一次扫过泰坦北部海域的雷达波束。雷达团队设计了即将到来的观测,因此,如果魔术岛的特征在这次出现,它们的亮度可能有助于区分气泡、波浪和漂浮或悬浮固体。

飞行也将通过土星与其最内圆圈之间的差距来弯曲航天器的课程,以开始其最终系列22级澎湃,并被称为Cassini的大决赛。20年来的使命将在9月15日潜入土星的氛围。

卡西尼-惠更斯号任务是美国宇航局、欧洲航天局和意大利航天局的合作项目。NASA的喷气推进实验室是位于帕萨迪纳的加州理工学院的一个分部,它为NASA的科学任务理事会(位于华盛顿)管理这项任务。喷气推进实验室设计、开发和组装了卡西尼号轨道飞行器。

出版物:Michael J. Malaska等,等,“泰坦湖流体中氮溶解的实验室测量”,Icarus,2017;DOI:10.1016 / J.ICarus.2017.01.033

第一个发表评论美国宇航局最新研究显示土卫六的湖泊充满了氮气

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