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宜居星球?土卫二地下海水或已“保温”数十亿

2020-03-11 20:17

如果土卫二有一个硬实的核心,那么卫星和行星内部的潮汐加热并不足以让这个海洋保持液态。而假如氨等防冻剂存量足够大,能防止冰的形成,那么其最终会从水中分离出来。但是,这种新模式排除了防冻且重启了潮汐加热假说:一个碎裂的核心会更容易随着土星的潮汐牵拉而弯曲,散发出足够的热量维系液态层。科学家指出,如果气温永远不能攀升到足以将土卫二核心的石块和鹅卵石融成一个单一的坚实核心,那么其核心将继续以一个碎石堆存在,让土卫二地下海洋中液体的寿命得以延长。

NASA太空科学与工程部门项目主管亨特·怀特也肯定了这种理论,并提到了他今年早期担任共同作者的一项研究:“岩质内核中产生的潮汐热是地热活动与氢气制备的重要组成部分,我们在《科学》上发表的那篇探讨分子氢制备的论文中也讨论了这一点。”

土卫二有颗“蓬松”心

永利手机网站,根据其研究模型,只有当土卫二的内核由不坚固、易变形的多孔岩石构成时,才可能维持目前的液态海洋。如果这些孔状结构占据了内核的20%至30%,冰冷的液态水便可涌入内核,并由潮汐效应引发的摩擦加热。当这部分海水温度高于周围海水时,便会向上运动、并从冰层缝隙中喷出,类似于地球上的海底热泉。这一过程不断重复,形成某种意义上的水力循环。每过2500万年至2.5亿年,土卫二的全部海水便经由内核加热一遍。最惊人的是,该模型显示,这一过程可持续数十亿年之久。

本报讯 土卫二可能没有一颗石头心。一个新模型表明,土卫二的核心堆满了碎石块和碎冰块,而不是一个更传统的石头心。这种“蓬松核心”或可以揭开土卫二地下海洋的神秘面纱。很久以来,科学家一直怀疑土卫二地壳下方存在一个含水层,因为其南极地区不断出现间歇泉喷涌。但科学家表示,任何这样的海洋在土星系统的寿命期内都应该已经冻结了。

土卫二直径约500公里,完全被冰壳覆盖。冰层最厚处约为20至25公里,但在南极的最薄处则仅有几公里。正是在冰层较薄的南部地区,我们发现了土卫二的“间歇泉”现象,水蒸气和冰粒时常从冰层裂隙中喷出,有些冰粒中还含有简单有机物。

《中国科学报》 (2015-08-26 第2版 国际)

土卫二的确在将自己的海洋喷入太空之中。多亏卡西尼号探测器,我们知道了这些蒸汽中含有盐和硅石粉尘。但要保有这些物质,海洋底部的温度必须极高。有了卡西尼号的探测结果,我们了解到土卫二的液态海洋与温暖的岩质内核的交界处正在发生某些重要的化学反应。

不过,虽然这项新研究解释了土卫二的液态全球性海洋、内部产热、南极冰层较薄的现象、以及地热活动,但并未解释为何土卫二北极区域存在遍布撞击坑的远古冰层。而按该模型的预测,土卫二两极的冰层都应当相对较薄。因此仍有奥秘尚未解开,我们仍需开展进一步研究。

北京时间11月14日消息,据国外媒体报道,如果从土卫二南极上空飞过,你会见到一幅无比壮观的图景。这颗被冰雪覆盖的卫星时常向太空中喷出一股股羽状喷流,说明土卫二存在全球性的地下海洋。科学家一直无法解释这么小的卫星哪来维持液态海洋所需的能量,但一项新研究显示,答案也许与土卫二内核的多孔结构有关。数十亿年来,土卫二上的水从未干涸过,说明它也许是一颗宜居星球。

目前我们还不清楚土卫二如此惊人的能量从何而来。该过程所需热量高达内核岩石放射性物质衰变产生热量的100倍。也许土卫二的宿主行星——土星承担了大部分工作。土卫二沿一椭圆轨道围绕土星转动,引力的持续推拉造成了潮汐效应,使土卫二的内核物质相互摩擦,从而产生热量。但这也不足以抵消通过海洋散发的热量。按科学家掌握的全部情况来看,土卫二应该仅坚持了3千万年就彻底冻结成冰了才对。

然而,如今的土卫二仍然水分充足、活动频繁,因此必然存在另一种机制。为找出事件真相,一支由法国南特大学加埃勒·舍布雷领导、由美国和欧洲科学家组成的研究团队借助一系列3D模拟、对土卫二内部情况展开了分析。

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