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2012-12-06 卡西尼号观测到泰坦大气骤然转变

　　根据来自卡西尼号（Cassini）太空船的观测资料，土星最大的卫星□土卫六（泰坦
，Titan）在未预期到的大气高度内，其大气环流方向整个逆转。精确一点地说，土卫六
南极区域，在先前卡西尼号观测资料中还显示大气是向上升涌的，但近期的观测却发现此
处的大气呈现下沈状态。科学家们认为：造成此现象的原因，很可能是因为土卫六自转轴
相对於太阳光的方向改变的季节性变化所致。相关论文发表在自然（Nature）期刊中。

　　毕竟土卫六随著土星环绕太阳一周，也就是土星的「1年」，其实相当於地球的30年
，所以通常土卫六的大气变化相当缓慢而不明显。而现在，在卡西尼号近距离观测的帮助
下，能察觉到土卫六的大气环流在短期内发生变化，这当然会让发现此现象的英格兰布里
斯托大学（University of Bristol）Nick Teanby等人感到相当兴奋。

　　太阳系中，只有地球、金星、火星和土卫六是既拥有固态表面、又拥有殷实大气层的
星体，成为科学家们得以探索气候变迁的天然实验室；而通过对土卫六大气层的了解，或
许可以反过来应用在我们自己地球的复杂大气层中。而无论地球或土卫六，其大气层某些
复杂度的来源，皆为大气循环和其间的化学作用。

　　地球之所以有四季变化，是因为地球自转轴相对於公转面的垂直方向有约23.5度的倾
角，使得地球绕太阳公转的过程中，太阳光直射的纬度不相同，夏季时北极朝向太阳，阳
光直射北半球，春秋分直射赤道，冬季时则换南极朝向太阳，阳光直射南半球。同理，土
卫六的南极区正逐渐进入冬季，是因为土卫六随土星绕太阳公转之故，使得土卫六的南极
相对於太阳的朝向愈来愈偏离太阳。

　　卡西尼号从2004年开始环绕土星运行，可以用与地球不同的角度来研究土卫六随时间
的变化。约20年前便有理论模拟预测土卫六的大气循环会变化，但直到最近才终於透过卡
西尼号直接观测到大气循环正在发生变化的过程。卡西尼号上的其他仪器，近期曾拍摄到
土卫六南极上空出现雾霭和涡流等现象；但卡西尼号的综合红外光谱仪（composite
infrared spectrometer，CIRS）对海拔较高处的现象，比其他仪器更灵敏，因此能提供
更好的资讯，也更能直接探索土卫六的大气循环和化学作用。从CIRS资料，这些科学家能
追踪大气温度的变化，以及像苯（benzene）和氰化氢（hydrogen cyanide）等气体的分
布状况，甚至能呈现以往很难侦测到的垂直风与全球大气循环的变化。

　　除了找到下沈气流的证据外，卡西尼号还侦测到在南极大气一直到距地面约600公里
高空中都有复杂化学作用产物，显示大气环流的延伸的高度比先前认为的还高了100公里
上下。当这些下沈气流移动到低海拔高度时会被压缩，从而形成一个热点，盘旋在南极上
空，这是重大改变即将来临的第一个重大线索。这些科学家也注意到，在2009年8月通过
土卫六的秋分点、太阳直射土卫六赤道的前後约6个月内，土卫六大气有非常快速的变化
，显见此时土卫六大气循环正在逆转。大气循环改变，意味著在秋分点後2年内，某些气
体的浓度会增加倍左右，这种变化程度，比迄今在土卫六上曾看到的任何变化都还剧烈许
多。之前曾观测到土卫六南极附近有分离的霾霭层，最早是航海家号太空船侦测到的，不
过透过CIRS观测资料却显示：既然复杂化学作用垂直大气运动都发生在霾霭层之上，那麽
或许霾霭层并不是一直都是如此分离独立的状态。这个霾霭层可能是比较小的霾霭粒子彼
此结合变大的地方，只是结合出来的团块最终还是向下沈，并让土卫六呈现橘色的外表。

　 这些科学家们预期下一个在土卫六南极上空发生的现象将会是出现涡流；如果真的产
生涡流了，那麽下一个该解开的问题，将是冬季的南极发生的状况，是否会与冬季的北极
一样，还是只有南极会这样？因此，科学家们得持续盯著这些变化，希望能进一步了解土
卫六的大气循环如何随季节而改变。