水冰迁移造就土卫八神秘阴阳脸

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这张伪色合成图(false-color mosaic)展示了土卫八的整个半球，该图是由“卡西尼”号获得的。从右侧可以看到颜色较暗的反公转半球和明亮的正转半球之间的过渡区域。
　　据美国宇航局太空网报道，美国宇航局的 “卡西尼”号土星探测器传回的最新数据，有助于解释土星的卫星土卫八奇怪的“阴阳脸”外观，即一面很暗，另一面很亮。
　　“卡西尼”号收集到的这些和数据对目前有关这颗卫星奇特外观的最重要的一个理论提供了依据，该理论指出，迁移的冰使土卫八的一面因反射阳光而显得特别明亮，另一侧因被尘埃覆盖，而显得异常黑暗。
　　研究人员在12月10日发表在《科学》杂志上的两篇论文中详细介绍了这些最新发现。“卡西尼”号于1997年发射升空，自2004年以来，一直在围绕土星运行。300多年来，这颗卫星明暗半球现象一直让天文学家迷惑不解。意大利出生的法国天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)在1671年发现了土卫八，他注意到，这颗卫星正面，即正对土星轨道公转的一侧显得偏暗。
　　“旅行者(Voyager)”号和“卡西尼”号传回的显示，面对土星轨道一侧的黑暗物质一直延伸到赤道附近的反面。反面明亮的物质主要是由水冰构成，亮度比黑暗材料的大10倍，这些材料穿过北极和南极一直延伸到正面。这是“卡西尼”号在2007年9月10日飞越土卫八，它随机携带的“成像科学子系统”(Imaging Science Subsystem)照相机拍到的这颗卫星的照片。
　　德国柏林自由大学的蒂尔曼·登克(Tilmann Denk)是在《科学》杂志发表的其中一篇论文的第一作者，他说：“(‘卡西尼’号的)‘成像科学子系统’拍到的显示，土卫八正面上的亮和暗材料都比反面的相同材料显得更红。”登克指出，土卫八的正面被暗红色尘埃覆盖，因此显得更暗，这些尘埃可能是从围绕土星运转的其他卫星上吹来的。
　　这些尘埃或许与最近美国宇航局的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)发现的围绕在土星周围的巨大的环状物有关。然而这些显示，降落的灰尘并不是导致土卫八两侧亮度截然不同的唯一原因。登克说：“土卫八上非常复杂且界线分明的明暗面，显然不是由尘埃降落形成的，事情并没那么简单。因此我们必须找出其他可导致这一现象的机制。”
　　近距离拍到的为科学家提供了一些线索，显示出热隔离(thermal segregation)的迹象。这一理论认为，水冰从面对太阳的一面(更温暖的区域)移向极面更加寒冷的区域。因此前者的亮度变暗，温度升高，后者的亮度变大，温度降低。由美国科罗拉多州波德西南研究所(Southwest Research Institute in Boulder)的约翰·斯宾塞(John Spencer)和登克负责撰写的另一篇科学论文指出，水冰迁移起到重要作用。研究人员通过把“成像科学子系统”的图像与“卡西尼”号的合成红外分光计(Composite Infrared Spectrometer，CIRS)获得的热量信息结合在一起，制成土卫八的电脑模型。
　　合成红外分光计在2005年和2007年获得的观测资料发现，暗区的温度(129度绝对温标，零下227华氏度)足以使积存数亿年的大部分冰蒸发掉。土卫八的自转周期很长，土卫八上的一天，相当于79个地球日，因此与自转速度更快的卫星相比，每天土卫八得到太阳照射的时间更长。斯宾塞和登克提出，不断下降的尘埃使土卫八的正面显得更加暗淡，较深的颜色有助于吸收更多阳光，最终导致赤道附近的冰蒸发掉。
　　蒸发的冰会在温度更低，更加明亮的极地，即土卫八的反面重新凝结。冰蒸发后，会在这颗卫星表面留下颜色较暗的物质，使正面和赤道附近的温度升高，变得更暗，使冰继续蒸发。与此同时，在冰的冷凝作用下，反面和极地变得更亮、更冷。这种现象导致现在的土卫八表面明暗分明。这颗卫星相对较小的体积(直径大约只有900英里，即1500公里)和它相对较弱的引力，都使冰很容易从一半球移到另一半球。斯宾塞说：“土卫八是全球性冷暖循环失控的受害者。”