土星卫星土卫六上的意外大气涡旋行为

布里斯托尔大学地球科学家领导的一项新研究表明，最近在土星最大的卫星土卫六上报道的意外行为是由于其独特的大气化学性质。

土卫六的极地大气最近经历了意想不到的显著降温，这与所有模型预测相反，也不同于我们太阳系中所有其他地球行星的行为。

土卫六是土星最大的卫星，比水星还大，也是太阳系中唯一一个拥有完整大气层的卫星。

通常，由于下沉的空气被压缩和加热，行星冬季半球高海拔的极地大气非常温暖——类似于自行车泵中发生的情况。

令人困惑的是，土卫六的极地涡旋似乎相当冷。

在9月15日土星大气层火热消亡之前，卡西尼号飞船利用复合红外光谱仪(CIRS)获得了一系列土卫六极地大气观测数据，覆盖了土卫六29.5地球年的近一半。

卡西尼号/CIRS号观测结果显示，虽然极地热点在2009年立冬确实开始发展，但在2012年迅速发展为冷点，到2015年底观测温度低至120K。

只有2016年和2017年的近期观测才回到了预期热点。

布里斯托尔大学地球科学学院的第一作者尼克蒂恩比博士说：“对于地球、金星和火星来说，主要的大气冷却机制是微量气体CO 2的红外辐射，因为CO 2有很长的大气层。在整个生命周期中，它在所有大气中混合良好，几乎不受大气循环的影响。

“然而，在土卫六上，大气中不寻常的光化学反应会产生碳氢化合物，如乙烷和乙炔，以及腈(包括氰化氢和氰基乙炔)，它们提供了大部分的冷却效果。”

这些气体在大气中相对较高，因此它们具有陡峭的垂直梯度，这意味着即使是中等的垂直大气环流也能显著改变它们的丰度。

因此，冬季的极地下沉导致这些放射性气体在南极地区富集。

利用卡西尼号测得的温度和气体丰度，结合加热和冷却速率的数值辐射平衡模型，研究人员表明微量气体富集到足以导致明显的冷却和极冷的大气温度。

这就解释了之前观测到的氰化氢冰云的奇怪现象，这是2014年卡西尼相机观测到的。

蒂恩比博士补充道：“到目前为止，这种效应在太阳系中是独一无二的，而这仅仅是因为土卫六特有的大气化学性质。

“许多系外行星的大气中可能会出现类似的效应，这对云的形成和大气动力学有影响。”

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