12.13 继土卫六之后,土星又一颗卫星中招:南极被“顶”出四条大峡谷

当土卫二表面冰层产生裂缝时,盐海和真空区出现的压力差导致盐水以200公斤每秒的速度向外喷射,形成巨型间歇泉,喷射进入宇宙空间可达数百千米。

出品:太空伊卡洛斯

NASA在数年前就发现土星的第六大卫星:土卫二有一个冰下海洋,而且是盐水海洋。自2004年开始,美宇航局的卡西尼号探测器就开始围绕土星运行,并收集数据,通过分析其采集的数据,科学家从土卫二地表附近的小冰粒中发现含有与地球海水所含盐分相似的钠和钾盐。卡西尼号探测器于2008年和2009年对土卫二进行近距离观测,发现该卫星地表喷射出的小冰粒达到7至17千米每秒的速度,随后挥发。探测器及时对它们进行了成分分析,其中含有盐的成分。


继土卫六之后,土星又一颗卫星中招:南极被“顶”出四条大峡谷

图注:土卫二南极出现的4条大峡谷


继土卫六之后,土星又一颗卫星中招:南极被“顶”出四条大峡谷

图注:4条大峡谷内部还有喷流存在

冰下海洋

科学家猜测土卫二地表下的海洋四周都是岩石,水是从这些岩石层溶解出来,溶解完成后,盐水于冰层缝隙中升起,并在土卫二地表下方形成盐水海洋。当土卫二表面冰层产生裂缝时,盐海和真空区出现的压力差导致盐水以200公斤每秒的速度向外喷射,形成巨型间歇泉,喷射进入宇宙空间可达数百千米。

不过关于液态盐水海导致间歇泉的论断也存在不足,这种现象也可能来源于能够捕捉分子的笼形包合物分解。土卫二间歇泉喷射羽流中所包含的小冰粒与气体的比率,大大低于科学家的预测值。这说明,土卫二上的喷流也可能是笼形包合物分解形成的。根据卡西尼探测器的数据,土卫二上的喷流形成机制是由钠升华而成的小冰粒,最终补充到土卫二E环物质中。除此之外,卡西尼飞船的红外光谱仪对土卫二南极区域羽流出现并散发热量的测量结果也有力地证明:土卫二表层下蕴含液态海洋。值得一提的是,土卫二冰下热源总能量达到158兆千瓦,这是非常恐怖的能量。


继土卫六之后,土星又一颗卫星中招:南极被“顶”出四条大峡谷

图注:土卫二的冰下海洋分布在全球


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图注:土卫二是一颗被冰包围的卫星

唯一能够促使土卫二散发热量的方式就是来自土星的潮汐力,如果土卫二地表下压根就没有液态海洋,且整个土卫二就是一个固体冰结构,那么潮汐力是不可能对其产生作用的。土卫二散发热量就说明液态海洋的确存在。卡西尼飞船的最新发现告诉我们,太阳系中又出现了一个可能孕育生命的地方,这意味着利于生命形成的环境能够存活于围绕气态巨行星运行的被冰覆盖卫星。


继土卫六之后,土星又一颗卫星中招:南极被“顶”出四条大峡谷

图注:土卫二南极峡谷下方的热源分析

南极4条大峡谷

土星的第六大卫星土卫二虽然冰冷,却异常活跃。土卫二南极区域的超过100个间歇泉断断续续朝太空喷射由气体和尘埃组成的羽流。也是这项调查研究,为科学家解决了该卫星地表的极端地形对间歇泉地点和喷射现象有何影响。早在10年前,科学家就在土卫二的南极区域发现明显的大峡谷,而这些大峡谷中会喷射气体和尘埃组成的羽流,喷射速度竟高达200公斤每秒!专家认为我们熟知的土星物质光环或许就出自这些羽流。科学家对土卫二上的100多个间歇泉地点和喷射现象进行测量。得出的研究结果非常奇怪:虽然南极大峡谷与间歇泉的朝向是一致的,但从垂直的视角上看,还是存在一些位置区别。


继土卫六之后,土星又一颗卫星中招:南极被“顶”出四条大峡谷

图注:土卫二南极下方的热源向上“顶”出了4条大峡谷

研究表明,土卫二地表的极端地形对间歇泉羽流造成影响的可能性很大。第一,土卫二间歇泉的位置间隔存在规律性。间歇泉喷射出的羽流平均分布于3条最频繁喷射的南极大峡谷,每条虎斑之间的距离为5千米。专家分析,应该是土卫二上的转换断层造成如此有规律可循的间距,断层运动造成规律的间歇泉间距,方便间歇泉喷流喷出。第二,土卫二间歇泉的朝向存在规律性,与位置间隔相反的是,不论南极大峡谷、交错断层或是微型变形构造,间歇泉的朝向都深受地表极端地形的方向影响。

因此,我们不难推测,间歇泉喷射羽流的时间也与地表地形有关。羽流现象是土卫二在抵抗土星引力时产生的潮汐可挠性反应。在这些胁迫作用下,峡谷和断层将在不同时候开启和关闭,这种变化可以帮助科学家判断间歇泉羽流的最活跃时期。


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