物理科技生物学-PHYICA

泰坦的湖泊小野雪可以像地球上的湖泊一样分层

天文学与空间 2022-03-27 00:01:09

行星科学研究所 土星的卫星泰坦上有许多小湖、干涸的湖床和正在消失的湖泊

学分:美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院/美国航天局/美国地质勘探局(由原件修改) 土星卫星泰坦上的湖泊,由甲烷、乙烷和氮气组成,而不是水,经历了密度驱动的分层,形成了类似地球上湖泊的层

然而,行星科学研究所科学家乔丹·斯特克洛夫在一篇论文中说,地球上的湖泊根据温度分层,而泰坦的湖泊分层完全是由于其表面液体和大气之间奇怪的化学相互作用

当一个湖的不同部分有不同的密度时,就会发生分层,密度较低的一层漂浮在密度较高的一层之上

在地球上,温带气候的湖泊通常在夏天分层,因为太阳加热了湖泊表面,导致湖水膨胀,密度变小,形成一层温水,漂浮在下面较冷的水面上

这种密度驱动的分层也可能发生在土卫六上;然而,这是由于土卫六表面液体能够溶解的大气氮的数量,而不是液体升温和膨胀

“土卫六上的湖泊不仅仅是液化天然气的水坑,而是经历复杂物理过程的动态场所

它们可以分层、翻转,甚至可能爆发,”斯特克洛夫说,他是《行星科学杂志》上发表的“通过甲烷蒸发的土卫六湖泊分层动力学”的主要作者

因为液态甲烷的密度小于液态乙烷,所以长期以来人们一直认为土卫六的甲烷通常会漂浮在液态乙烷之上

然而,当考虑到甲烷对大气中氮的亲和力时,甲烷可以在低温下溶解足够的氮,从而变得比乙烷更稠密

斯特克洛夫和他的研究小组意识到,这种行为会在温度仅比在土卫六上观察到的温度低几度的情况下内在地驱动湖泊分层

斯特克洛夫说:“我们聚焦于土卫六降雨后形成的小型浅水湖泊,发现如果温度较低,地表甲烷的蒸发会将溶解的重氮排出,导致富含乙烷(甲烷-氮贫乏)的层漂浮在富含甲烷的层之上。”

尽管土卫六表面温度约为90开尔文(-298华氏度),但它能容纳雨水、河流和湖泊的能力自然会与我们的星球相提并论

“地球是已知最像泰坦的行星

像泰坦一样,地球也有动态湖泊

斯特克洛夫说:“类似的过程在这两方面都很活跃,表明表面液体的复杂行为可以通过一些简单的规则和过程来控制。”

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