天文學家分析卡西尼號太空船（Cassini）的觀測資料，首度發現土星冰衛星之一的土衛四（Dione）表面有氧分子（O2）離子，確認土衛四擁有一個非常稀薄的大氣層。這個發現讓科學家瞭解：土衛四並非像先前認為的那樣無趣，並促使科學家們回頭挖掘過往的卡西尼號的觀測資料，看看能不能再挖出什麼土衛四的新鮮事。
土衛四表面的氧離子濃度其實非常低，約每立方公尺中含有90,000個氧離子，這僅相當於地球海平面以上480公里、相當於外氣層（exosphere）處的大氣濃度，此處幾乎已經是地球大氣層和太空的交界處了。儘管如此稀薄，但土衛四已經和土星環、土星另一顆衛星土衛五（Rhea）是提供新鮮氧分子的來源。這顯示土星系統中的氧分子其實隨處可見、相當普遍，而且與地球不同，這些氧分子的存在無關於生命演化。
關於土衛四稀薄氧分子大氣的來源，科學家們認為可能是來自太陽的質子或來自太空的高能粒子，撞擊土衛四表面的水冰而產生的。不過，科學家們並未否定可能有其他產生機制，例如地質活動，也可能可以解釋氧分子來源。此外，科學家也不敢肯定土衛四的重力大到能維持一個外氣層。
太陽系中好幾個固態天體，例如地球金星、火星和土星最大的衛星—土衛六（泰坦，Titan），都擁有大氣層。但這些天體的大氣層濃度都比土衛四高許多。卡西尼號曾於2010年時在土衛五周圍偵測到與土衛四類似的稀薄外氣層，兩者表面的大氣濃度均比地球表面的還低5兆倍以上。
哈柏太空望遠鏡在土衛四上偵測到臭氧（O3），科學家先前就已猜測土衛四上有氧分子（O2），但一直到卡西尼號太空船於2010年4月7日第二次飛掠土衛四，距離土衛四表面僅有503公里而已時，卡西尼號上的電漿光譜儀（plasma spectrometer）才直接偵測到氧分子離子。
此外，卡西尼號科學家也分析了卡西尼號離子與中性質譜儀（ion and neutral mass spectrometer）於2011年12月12日近距離飛掠土衛四時的觀測資料。這個質譜儀之前也曾探測過土衛五的稀薄大氣層，因此科學家們希望能藉由比較土衛四和土衛五的資料差異，看看土衛四大氣中是否還有其他分子。
資料來源：Cassini Detects Hint of Fresh Air at Dione[2011.03.02]
轉載自台北天文館之網路天文館網站
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