宇宙射線粒子攪亂了土衛六的大氣組成

宇宙射線粒子攪亂了土衛六的大氣組成

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在沙塵暴裡炒菜,是個不好的環境,因為沙塵微粒會污染炒出來的菜,味道不好吃!

類似的情形在太空裡也一樣~竟有從外面跑來的微粒讓菜的味道起變化,凹瑪望遠鏡在土衛六找到這樣的證據。

土衛六是木星最大的天然衛星,它的體型不只比地球的衛星──月球大得多,甚至比水星還大。土衛六與月球或水星之間有所不同的是它有很厚的大氣層,而大氣裡含有很多氮氣。

在土衛六大氣中,氮原子和其他原子結合,形成更大的分子──這道理類似廚師把好幾種原料混在一起炒成一道菜一樣。

不過,因為自然界裡有「普通」氮和「重」氮這兩種氮。所以,含有氮的分子也有兩種。

天文學家早先已經知道的是,太陽發出的紫外線會讓「普通」氮和「重」氮的相對比例發生變化,不過紫外線僅能影響到大氣層的外層。

現在日本天文學家發現,類似的效應竟然在大氣層的內層也找得到。由三個氫原子、兩個碳原子、一個氮原子組成的乙腈分子是他們所調查的對象。令科學家感到很意外的是,乙腈分子所含「重氮」的數量比預期的低。太陽的紫外線應該不是造成這現象的頭號嫌疑犯。事實上,天文學家懷疑真正凶手是來自外太空的宇宙射線,因為宇宙射線本身是高速運動的粒子,能輕易穿透大氣層。

於是天文學家透過電腦來模擬宇宙射線破壞含重氮分子的效應,發現果然能清楚地解釋這次觀測到的現象。

所以,「在沙塵暴之中炒菜」的場景竟然真的在太空中出現,而土衛六大氣裡的這種分子在經過「料理」後變得不同,原因就是~有來自外界的粒子!

這項新結果能幫天文學家更認識宇宙射線對大氣的化學反應有什麼效應,不光只幫助我們對土衛六的大氣更了解,對其他行星上的大氣的認識也增加了。

至於我們地球,這種效應倒不明顯。因為大多數宇宙射線一碰到地球磁場,就被這層防護罩擋掉了。


發現了什麼?

土星最有名的是它那漂亮的行星環系統,而最大的衛星則是土衛六。第一位發現土星的人是荷蘭天文學家惠更斯,那是在1655年。20世紀時,另一位荷蘭天文學家古柏則發現,土星有很厚的大氣。幫土星拍下第一張近照的是航海家一號太空船。在2004年到2017年間,卡西尼號太空船也對土衛六做過詳細研究。還有以土衛六的發現者命名的「惠更斯號登陸器」,甚至降落在土衛六的表面上。最近的凹瑪觀測成果,如以上所介紹,則讓大家更認識在土衛六那厚而霧朦朦的大氣裡各種含氮分子的更多細節。

誰發現的?

精確測量土衛六大氣中的乙腈分子成分的三位日本天文學家是:飯野孝浩(東京大學)、佐川英夫(京都産業大學)、塚越崇(日本國立天文台)。事實上這幾位天文學家並不需要用凹瑪另外重新對土衛六觀測,就得到了研究所需資料。他們只要對現有的測量加以研究,並借調出過去觀測過的存檔資料就可以了。透過這樣的方式,他們完成本次研究且從舊資料中找到新發現:含重氮的乙腈分子含量,比預期值更低,發表在《天文物理學期刊》。

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