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Titan大氣(紅外+UV假色)  

圖:泰坦(假色圖,紅色、綠色為紅外波段,可穿透大氣,藍色為UV波段)。Credit: Cassini Imaging Team/ISS/JPL/ESA/NASA

泰坦是太陽系中唯一明顯有大氣的衛星,其大氣壓力約是地球的1.5倍;更奇妙的是,其大氣含有95%的氮。氮的來源可能有:在泰坦形成之初吸積太陽星雲所留下來的(原生的),或是由其它來源生成。以下列出幾個理論。

理論一:原生的(自太陽星雲吸積)

但在2005年卡西尼-惠更司號太空船(Cassini-Huygens)量測到泰坦大氣中氬36的比例很低(尤其是跟太陽星雲相比),代表泰坦大氣不是原生的。

理論二:光化游離

氨(阿摩尼亞)受太陽光照射而分解出氫跟氮,但這需要泰坦(形成後)維持一段很熱的時間--表面溫度高到足以把表層的物質溶解、汽化,釋出氨氣等等;但高的表面溫度也代表泰坦應會出現`分層現象',亦及密度高的岩石沉到核心,表層剩下密度低的冰。然而卡西尼號重力探測的資料發現泰坦內部並沒有完全分層,也就代表泰坦並沒有高溫。

新理論:撞擊

日本行星科學研究員Yasuhito Sekine博士的團隊做了實驗,利用雷射光照射金、鉛、或銅,將其汽化後加速,形成`子彈'撞擊到氨跟冰組成的目標物上,發現氨氣很容易被釋出。

另一方面,在大約38-41億年前發生了`晚期重大撞擊事件'(Late Heavy Bombardment, 簡稱LHB),亦及大量的小行星和彗星受到擾動而進入比較狹長的軌道,造成許多的碰撞事件(證據:那個時期月球表面的隕石坑比其他時期多得多,地球大氣起源可能也有關);Sekine博士等人根據實驗結果估算,LHB能產生足夠的氮氣。

這理論還有其他挑戰,如:彗星的氬含量、其他的衛星為何沒有大氣、泰坦氮氣中同位素N15/N14的比例很高等等。總之,需要更多的測量、觀測,不管是地面、太空望遠鏡或行星探測任務,目標不只是泰坦,還包括其他衛星、彗星、小行星、古柏帶天體等等,以便更完整地了解太陽系的起源。

 

參考資料:

Yasuhito Sekine等人的論文:http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1147.html

http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/05/titans-atmosphere-spawned-by.html

http://www.space.com/8267-craters-titan-offer-glimpse-saturn-moon.html

 

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