科學也可以如此靠近

土衛二許是一顆宜居星球,只因水從未乾涸過?


2018年2月12日14時 今日科學 譚老師地理工作室
譚老師地理工作室

說道土衛二大家是不是覺得很熟悉,近期咱們的很多文章都是關於這個衛星的內容,土衛二是土星的第六大衛星,在旅行者號探測土星之前,人們只知道土衛二是一個被冰覆蓋的衛星。後來隨著科技的發展,2015年3月,東京大學、日本海洋研究開發機構等與歐美的國際團隊一道,在土衛二上發現存在熱水的環境。

圖為土衛二

土衛二直徑約500公里,完全被冰殼覆蓋。冰層最厚處約為20至25公里,但在南極的最薄處則僅有幾公里。

如果從土衛二南極上空飛過,你會見到一幅無比壯觀的圖景。這顆被冰雪覆蓋的衛星時常向太空中噴出一股股羽狀噴流,說明土衛二存在全球性的地下海洋。

土衛二的羽狀噴流

科學家一直無法解釋這麼小的衛星哪來維持液態海洋所需的能量,但一項新研究顯示,答案也許與土衛二內核的多孔結構有關。數十億年來,土衛二上的水從未乾涸過,說明它也許是一顆宜居星球。

土衛二的確在將自己的海洋噴入太空之中。多虧卡西尼號探測器,我們知道了這些蒸汽中含有鹽和矽石粉塵。但要保有這些物質,海洋底部的溫度必須極高。

「只有規模驚人的熱能(超過兩百億瓦)才能解釋這些觀測結果,此外還需要一種位於南極附近的內核活動機制。」該研究作者寫道。

土衛二的內層結構

目前我們還不清楚土衛二如此驚人的能量從何而來。該過程所需熱量高達內核岩石放射性物質衰變產生熱量的100倍。也許土衛二的宿主行星——土星承擔了大部分工作。土衛二沿一橢圓軌道圍繞土星轉動,引力的持續推拉造成了潮汐效應,使土衛二的內核物質相互摩擦,從而產生熱量。但這也不足以抵消通過海洋散發的熱量。按科學家掌握的全部情況來看,土衛二應該僅堅持了3千萬年就徹底凍結成冰了才對。

根據其研究模型,只有當土衛二的內核由不堅固、易變形的多孔岩石構成時,才可能維持目前的液態海洋。如果這些孔狀結構占據了內核的20%至30%,冰冷的液態水便可湧入內核,並由潮汐效應引發的摩擦加熱(核心水溫可達363開爾文,即90攝氏度)。當這部分海水溫度高於周圍海水時,便會向上運動、並從冰層縫隙中噴出,類似於地球上的海底熱泉。

這項研究進一步證明土衛二將是本世紀太空探索的熱門目標。」的確,除了溫暖的海水、有機分子、以及其它的生命「必備組件」之外,土衛二的海洋出現至今也許已有數十億年,理論上而言,這麼長的時間已經足夠產生簡單微生物了。但在進一步探索土衛二之前,我們還無法暫下定論。

不過,雖然這項新研究解釋了土衛二的液態全球性海洋、內部產熱、南極冰層較薄的現象、以及地熱活動,但並未解釋為何土衛二北極區域存在遍布撞擊坑的遠古冰層。而按該模型的預測,土衛二兩極的冰層都應當相對較薄。因此仍有奧秘尚未解開,我們仍需開展進一步研究。

科學家們一直相信,木衛二表面下有一個全球性海洋存在,其水量應該超過地球海洋水量的兩倍,而水正是支持生命存在的最基礎條件。預計2020年後,NASA將開啟「歐羅巴快帆」項目,對木衛二進行近距離觀察,並派出登陸器重點研究冰層下的巨大海洋


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