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泰坦之雷可能指向外星闪电

太空探测器已经拍摄到了土星最大的卫星泰坦的惊人照片,但这颗多云卫星的声音,事实上,大多数外星行星的声音,在很大程度上仍然是个谜。现在,科学家们正在开发新的声音传感器来探测泰坦上的雷声,这可能被用来追踪月球大气层中的光线。

根据美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船、降落在泰坦上的欧洲惠更斯号以及20世纪70年代发射的旅行者号任务的最新数据创建的计算机模型表明,根据泰坦的大气电特性,它应该有可能出现闪电。

尽管有这样的鼓励,科学家们仍然没有在泰坦上发现闪电的确凿证据,尽管卡西尼号记录了月球母行星土星的惊人闪电表演。

泰坦的闪电在哪里

路易斯安那大学拉斐特分校物理学教授、研究作者Andi Petculescu表示,目前的模型表明,泰坦对流层(大气层的最低部分)内的碳氢化合物云可以积累足够的电荷,以形成电场,克服构成泰坦大气层的氮甲烷混合物中的闪电阈值。

根据这些目前的模型,泰坦闪电的典型云对地放电长度估计为12.4miles(20km)。

通过初步研究中的一系列模拟,Petculescu发现泰坦的雷声峰值应该在大约100赫兹。

Petculescu告诉太空网:“泰坦对流层的结构是这样的,表面上的观测者会接收到前200到300米(656到984英尺)放电通道产生的声射线,其余的向上散射。”

泰坦很特别

泰坦的环境是独特的,因为它是太阳系中唯一一个有重要大气层的月球。

冰冷的月球上的温度是零下288华氏度(零下178摄氏度)。泰坦的大气压力几乎是地球表面的两倍。

Petculescu说:“它的与众不同之处在于其重碳氢化合物的存在。”“想象一下甲烷、雪、河流、海洋和火山,所有这些都在零下178摄氏度!”

Petculescu说,虽然泰坦的大气层主要由氮组成,但大约5%到10%由碳氢化合物组成,其中甲烷是主要物种。和其他外星大气相比,这5%到10%实际上被认为是相当高的甲烷浓度。

Petculescu说:“目前人们还不太清楚甲烷的大量存在。”其中一个假设是,这可能是由于生活在地壳深处的“产甲烷”细菌造成的

泰坦表面的声音

Petculescu的泰坦声学环境模型也提出了一些有趣的差异。根据这些模型,泰坦大气层中的声波传播速度比地球上的656英尺每秒(200米每秒)慢,而地球上的声波传播速率为1115英尺每秒(340米每秒)。

Petculescu说,声音在泰坦上传播的衰减也会更小。这意味着通过散射和吸收损失的声能更少,从而使声波频率在土星最大的月球上传播得比在地球上更远。

Petculescu说:“因此,可以说泰坦是一个‘声学上’令人厌恶的‘诱人’环境。”

如果在泰坦上探测到闪电,这一发现将标志着气候物理学领域的一个重要里程碑。

Petculescu说:“到目前为止,唯一一个100%确认闪电的世界是地球。”“所以,在泰坦上明确发现闪电本身就具有重要意义。”

根据他的研究,在木星和土星上证实了外星人的撞击,在金星、天王星和海王星上很可能发生,在泰坦上也很可能发生。

泰坦的闪电意味着什么

Petculescu说,在泰坦上探测到闪电也将对大气研究产生重要影响,因为闪电的分析还将包括对大气化学、成分和动力学的检查。

此外,闪电被认为是泰坦上可能存在的有机化学物质的主要来源之一。

Petculescu说:“由于泰坦的环境与前生物地球的环境并无不同,对闪电的进一步研究不仅可以揭示早期地球上的生命出现,还可能揭示泰坦本身。”

这项研究希望扩展现有的声学研究,同时也证明在行星科学任务中使用声学传感器的好处。

声学传感器可以提供一种更直接的方法来探测闪电,Petculescu设想这些传感器与电磁传感器协同工作,以“毫无疑问地证实外星闪电的发生”

接下来,研究人员希望进一步发展这项研究,以合成现实的行星“声景”,其中包含了行星科学任务和理论模型的数据,甚至可能有一天会用环绕声呈现这些发现。

Petculescu说:“这将有利于教育项目、大众媒体、天文馆、博物馆,甚至好莱坞,因为它将声学现实主义添加到纪录片中,为什么不添加到动作片中呢?”。


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