太空探索/土衛五有稀薄大氣層 以氧和二氧化碳為主

  • 土衛五表面發現由氧和二氧化碳組成的稀薄大氣層。(圖/引用自臺北天文館之網路天文館網站)

生活中心/台北報導

美國航太總署(NASA)卡西尼號太空船(Cassini)偵測到土星冰質衛星之一的土衛五(Rhea)表面有非常稀薄的大氣層,成分主要以氧和 二氧化碳為主。雖然稀薄,卻是首度直接偵測到地球以外的其他星球上,具有含氧分子的大氣層。卡西尼號任務科學家Ben Teolis等人認為,土衛五的氧分子來自土星磁場在土衛五附近轉動的結果。高能粒子被土星磁場捕捉,並灑往土衛五的冰質表面,與土衛五表面物質發生化學 反應而產生氧氣。至於二氧化碳的來源則仍不清楚。

卡西尼號上的離子與中性質譜儀(ion and neutral mass spectrometer)和電漿光譜儀(plasma spectrometer)在2005年11月26日、2007年8月30日和2010年3月2日分別偵測到土衛五表面的氧氣和二氧化碳;其中密度最高可 達每立方公尺500億個氧分子,或是每立方公尺200億個二氧化碳分子。Teolis等人估計土衛五表面的氧氣濃度僅約地球表面的5兆分之一以下。

然而從這個研究結果,科學家瞭解到,僅由星體表面物質分解過程,就可以獲得比月球或水星外氣層還濃100倍左右的氧分子濃度,而且或許這種化學過 程相當普遍,太陽系、甚至整個宇宙中許多冰質天體表面都可能有類似的複雜化學過程,可形成氧和二氧化碳,提供了生命所需的先備物質。

目前卡西尼號觀察到土衛五的表面溫度實在太低了,不可能存有生命所需的另一項必要物質—液態水。但是或許有其他冰質天體的條件不同,在冰質地表以 下可存有液態水;如果表面化學分解而得的氧和二氧化碳能以某種方式傳輸到地表以下的液態海洋中,則成為一個更適合複雜化學物產生的環境,或許就可有生命從 中誕生。雖然還沒有發現任何生命跡象,但科學家目前正熱切地探究可能擁有液態海洋的冰質衛星上是否有生命存在。

土衛五是土星的第2大衛星,有氧和二氧化碳組成的稀薄大氣層,讓它在眾多土星衛星中顯得相當獨特。土星最大的衛星—土衛六(泰坦,Titan)擁 有非常濃厚的大氣層,但主要由氮和甲烷組成,所含有的氧和二氧化碳非常稀少。這讓土衛五變成非常有趣的科學目標,而且顯示土星衛星的特質差異頗大,科學家 或許可從中得到這些衛星形成和演化的線索。

先前利用環繞木星的伽利略號太空船(Galileo)和哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)進行遙測時,科學家就已經懷疑土衛五有稀薄的氧和二氧化碳大氣。卡西尼號先前也曾間接偵測到從土星環冰質粒子受到太陽紫外輻射撞擊而 逸散出的氧氣。但這次卡西尼號是在距離土衛五僅101公里的地方,直接偵測到氧和二氧化碳的存在,意義自然不同。(文/引用自臺北天文館之網路天文館網 站)

 

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