天文新发现! 土星卫星大气含丰富氧气

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【大纪元2010年11月28日讯】 (大纪元记者沙莉编译报导)美国NASA的“卡西尼”号飞船今年三月发现在土卫五(Rhea)北极地区近距离飞行时,发现了它的稀薄大气富含氧气,其中氧气含量占大约70%,二氧化碳占30%。这是研究人员首次在土星的卫星上发现富含氧气的大气。

研究人员说,含氧大气也存在于太阳系的其他天然行星上。例如,两个寒冷的木星卫星木卫二和木卫三也拥有富含氧气大气。但是,土卫五含氧大气的发现可能预示着太阳系内外许多大型冰层覆盖的行星可能拥有一层薄薄的富氧大气层,也可能存在复杂的化学反应。

“在木星上我们已经看到这一事实,而现在我们在土星卫星上证实了它。”圣安东尼奥西南研究所此项研究的领导人泰奥利斯(Ben Teolis)表示,“这一广泛存在的现象,非常令人兴奋。”

哈勃太空望远镜在20世纪90年代探测到木卫二和木卫三围绕着稀薄的含氧大气层。在这两个木星卫星上,氧气来自地表的水冰,受木星带电粒子的作用,冰分解形成氧气和氢气。

该研究小组认为类似的情况可能存在于土星系统,土星拥有大型冰冻的卫星。泰奥利斯说,土卫五主要由水冰组成,直径950英里(1592公里),应该有足够的重力来束缚住大气。

卡西尼号飞船在2005年和2007年两次飞越土卫五寻找大气。该探测器发现了一些迹象,但没有找到大气。卡西尼号距离土卫五分别为312英里(502公里)和3564英里(5736公里)。今年三月,飞船将距离土卫五的高度缩短到60英里(97公里),在土卫五的大气层中飞行。卡西尼号上的质谱仪确认了氧气和二氧化碳的存在。“卡西尼”采集的样本显示,土卫五大气仅为木卫二和木卫三大气密度的1%。“它太过稀薄,以致难以遥远探测。”泰奥利斯说。地球大气层的氧气浓度是土卫五的至少五万亿倍。土卫五的氧气浓度则是水星的100倍。

土星最大的卫星土卫六则拥有厚实的富含氮的大气层。但是新研究首次证实了木星系统以外来自冰源的富氧大气。然而,研究人员无法确定二氧化碳的来源。

研究人员说有可能是土卫五像许多其他太阳系天体,在表面或近表面处存在富含碳元素的有机分子。 这些有机分子在土星的带电粒子作用下分裂,就像水冰一样。释出的碳和氧可能结合,形成二氧化碳。

其他可能性包括:微小陨石的撞击提供了碳元素;二氧化碳是土卫五45亿年前形成之际释放出的“原始”气体;或是在早已停止的地质活动中形成。

卡西尼号预计在明年1月再次近距离飞掠土卫五南极地区,高度约47英里(75公里)。

泰奥利斯和他的同事在11月25日的Science网路版上发表了他们的研究结果。

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