先对提坦进行佩振效应观测,是由约瑟夫维弗卡作的,观测表明,从提坦上反射回来的阳光,更象是从云层而不是从固体表面反射回来的。很明显,提坦的表面和较低层的大气,我们未能看见;我们所确实见到的是那不透光的云层和一层重叠着的大气层,以及在它上面偶尔现出的片状云层。由于提坦呈红色,我们看到的是它的云层,据此论据推测,提坦上必定有红色的云层。
另一项支持这个概念的依据来自环绕轨道飞行的太空观察室的测量,其结果显示出,由提坦反射出来的紫外线辐射总量极低。保持提坦紫外光亮度微弱的唯一方法,是在大气压高处有吸收紫外线的东西。否则,由大气分子所致的“瑞利”散射光将使提坦在紫外线中变得明亮“瑞利”散射,即指蓝光优先于红光的散射,这就是地球上的天空呈蓝色的原因。
但是,吸收紫外光和紫光的物质在反射光中呈红色。因此,覆盖提坦的广阔云层,有两条如果我们相信用手绘制的观测图的话,说它是三条也可以明显的分界线。这里的“广阔”是什么意思呢它意味着提坦的上空必定有百分之九十以上的部分有云层,这样才能与我们所掌握的偏振数据相吻合。提坦似乎被靉叇的红色云层覆盖着。
1971年,出现了第二次令人惊奇的进展,当时,剑桥大学的da艾伦daallen和明尼苏达州立大学的tl默多克tlrd一ck发现,提坦发射着波长为1014微米的红外线,比我们所估计的太阳热能的红外线发射多两倍。由于提坦太小,它不可能有木星或土星那么巨大的内能源。唯一的解释似乎是温室效应,这种效应使得表面温度不断上升,直至慢慢泄漏的红外辐射与被吸收的可见光辐射量正好平衡为止。正是这种温室效应,使得地球的表面温度保持在零度以上以及使金星的表面温度高达摄氏480度。
但是,是什么东西造成提坦的温室效应呢这不可能象是地球和金星上那样的二氧化碳和水蒸气,因为大部分这些气体在提坦上应当是被冻结了,据我计算的结果,几百个毫巴的氢气地球海平面上的总气压为1000毫巴就可产生足够的温室效应。由于这个数字大于观测到的氢气量,因此,那里的云层对于某些波长短的光线来说无法通过,而对于某些较长的光线则可以穿透。根据国家航空和宇宙航行局艾姆斯研究中心的詹姆斯波拉克jasp一lck的计算,几百个毫巴的甲烷也同样可以产生足够的温室效应,或许还可解释提坦的红外线发射光谱的某些细节。如此大量的甲烷也必定是藏在云层下面。这两种温室效应模型都只诉诸于被认为在提坦上存在的气体;当然,这两种气体是会起到一定作用的。
另一种提坦大气模型,是由普林斯顿大学已故的罗伯特丹尼尔森r一bertdanieln和他的一些同事提出的。他们认为,已经观察到的提坦上部大气层中存在有诸如乙烷c乙烯和乙炔等少量的简单碳水化合物,能吸收来自太阳的紫外光线并对上部大气加温。所以,我们在红外线中所见到的是炽热的上部大气而不是提坦的表面。根据这个模型,那里就不会存在神秘的温暖地表,也不会有温室效应和几百毫巴的大气压了。
哪一种观点正确呢目前谁也不知道。这种情况令人想起二十世纪六十年代初期有关金星的研究,当时已经知道该行星发射的光线温度很高,但对于那种发射究竟是来自炎热的表面还是来自炎热的大气区,曾经有过正当的激烈的争论。由于无线电电波能穿过一切最稠密的大气层和云层,因此,如果我们能掌握该卫星无线电亮度温度的可靠的测量数据,那么提坦的问题就可以解决了。康奈尔大学的弗兰克布里格斯frankbriggs利用弗吉尼亚西部格林班克国立射电天文台的巨型干涉仪,首次作了这样的测量。布里格斯发现,提坦表面温度为-140c,其误