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土卫二拥有全球性海洋

时间:2019-10-01 16:41:08

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土卫二拥有全球性海洋

16日美国宇航局官网公布了一则消息,利用目前在土星轨道上工作的卡西尼号发回的数据,科学家确认土卫二“恩克拉多斯(Enceladus)”表面冰层下方,有一个全球性的液态水海洋。这一消息公布意义重大,使得土卫二和同样拥有全球性液态水海洋的木卫二一样,存在生命的可能性大增。

研究人员发现土卫二绕土星公转时,发生了轻微幅度的振荡,这一现象只能解释为土卫二表面的冰层并不是与下方的岩石内核冻结在一起的,在这之间有一层全球性的海洋。

此前卡西尼号观测到土卫二南极的热泉不断向外喷射物质,并测定这些物质由水蒸气,冰粒和简单有机分子组成。而现在确认土卫二冰层下的广阔海洋正是提供这些物质的

土卫二的分层结构

之前卡西尼号发回的数据结果支持有一片区域性的海洋位于土卫二南极。然而,在卡西尼号接连几次近距离的飞越土卫二南极上空,获得的重力数据确认这片海洋应该是全球性的,这一成果也被卡西尼号拍摄的影像资料独立证实。

卡西尼号自初进入环土星轨道以来,多次近距离飞掠土卫二,为科学家提供了大量土卫二图像。他们分析了卡西尼号发回的超过七年时间收集的图像数据,小心翼翼地拼出土卫二表面的各种特征,大部分是撞击坑,这些数以千计的图片最终可以高精度的测量土卫二自转的精细变化。

小图为土卫二南极热泉喷射出的羽状物,大图为土卫二南极附近“虎皮条纹”地形

测量结果显示,土卫二在围绕土星公转时,有一个轻微但是有规律的振荡。由于土卫二并不是完美的球形,它在绕土星公转时轨道不同区域的速度不一样,有些地方稍快,有些地方稍慢。土星巨大的引力灵巧地拉扯土卫二岩石内核来回晃动。

卡西尼号团队把他们测量的这种振荡,称为天平动,并为土卫二建立了不同模型,包括一个假设土卫二是从表面到内部都完全冻结的大冰球。

参与卡西尼号的科学家马修·提斯卡雷诺(Matthew Tiscareno)介绍说:“如果土卫二的表层和内核是刚性连接在一起的,那么核心物质能够提供很大的转动惯量,自转晃动的幅度要比观测的小得多。这也证明了肯定存在一个液体层的海洋分离了表面与核心。”

土卫二海洋所拥有的防冻机制目前仍是一个谜。科学家提出了一些可能的设想以解决这一问题,比如土星对土卫二的巨大潮汐力引起土卫二内部潮汐加热的程度,可能比之前预想的要大很多。

从土卫二获得的科学成果是卡西尼号执行土星探测任务以来的一项重要成就。早在,科学家就发现了土卫二喷射出羽状物的迹象,并对土卫二南极温暖裂缝涌出的这些物质做了进一步分析。在,科学家宣布有强有力证据证明南极地区冰层下存在一个区域性的液态水海洋。在今年,他们一致认为在这片海洋的底部有水热活动,即存在海底热泉。

卡西尼号将在今年10月28日再一次近距离飞掠过土卫二,比以往更近距离穿过土卫二喷射出的羽状物,预计最低飞行高度距离土卫二表面将只有49千米。

土卫二南极表面艺术效果图

土卫二与卡西尼号小档案:

土卫二“恩克拉多斯(Enceladus)”是土星第六大卫星,直径约500公里。它表面几乎都是由水冰组成,较为平坦,几何反照率高达138%,十分明亮。,美国宇航局宣布卡西尼号发现土卫二南极地底存在液态水海洋证据,海洋厚度约为10公里。南极附近的热泉向太空喷出大量水汽和其他挥发物,夹杂类似氯化钠晶体、水冰等固态粒子,喷射量约为每秒200公斤。喷出的水有一部分以“雪”的形态落回土卫二表面,一部分融入土星环中,另一部分甚至可到达土星。这些羽状喷射物也为土星E环物质来源于土卫二的观点提供了重要的证据。土卫二南极的喷射现象源自地表下的液态水海洋,喷射物的化学成分及引力场模型表明地下液态水源体与岩石是接触的,所以土卫二是天体生物学极为重要的研究对象。

卡西尼-惠更斯号土星探测任务是美国宇航局,欧空局,意大利航天局的一个合作项目,美国宇航局的喷气推进实验室负责该项目的运行。卡西尼号于1997年10月发射升空,之后两次借力金星,一次借力木星加速,于7月1日顺利进入环土星轨道。惠更斯号于1月14日在土卫六表面成功着陆,卡西尼号发回了大量土星及其卫星的科学数据与图像,目前卡西尼号仍在土星轨道工作,预计在9月结束任务。

卡西尼号

“土卫六”上的科学重大发现

土卫六概述

土卫六是环绕土星的最大一颗卫星,也是太阳系第二大卫星。最早被荷兰的科学家在1655年发现,在美国宇航局发射卡西尼号之前,人们对这颗卫星一无所知,在卡西尼号发射之后,人们发现这颗卫星上拥有着浓厚的大气层,而这也是太阳系中唯一拥有大气层的卫星。

拥有大气层,之后又在土卫六上发现了湖泊,如此的便利条件让人们对土卫六上是否存在生命充满了怀疑。究竟土卫六上是否会有外星人生存?如今发现的证据是否能过证明土卫六生命的存在呢?

土卫六的科学发现

会流动的湖泊

,通过“卡西尼”探测器,我们第一次瞥见了它表面的湖泊和海洋。通过测量和计算发现这些流动的湖泊是由液态甲烷组成的。在卡西尼号发射着陆器之后,对于土卫六上面的海洋和湖泊的景象已经发现了很多,在土卫六的北半球分布着三个海洋和几十个湖泊,他们的规模甚至超过了地球上北美洲的五大湖。

沙丘怎么形成

从卡西尼号拍摄的土卫六图片显示出在这个卫星上有明显的沙丘特征,然而在最初的数据测量中显示在土卫六上只有微微的轻风,不足以形成沙丘。

英国科学家伯尔在看到这张图片之后开始了土卫六沙丘形成的研究,为了解开这一谜题,伯尔花费了六年时间翻新美国宇航局一个已报废的高压风洞,以再造土卫六表面的状况。她和她的研究小组加大了风洞的压力以模拟土卫六的密集大气层,打开风洞风扇,并研究实验性沙子的特征。由于不确定土卫六表面沙子的特性,他们在风洞里使用了23种不同类型的沙子以捕捉土卫六表面可能的沙子行为。

在经过两年的反复建模和校准后,研究小组发现土卫六上的最小风速大约比之前预想的高50%。如此巨大的风才足以形成这样的沙丘。

能量供应足够吗

行星和卫星的能量大部分都来自于太阳的辐射,然而太阳耀斑在土卫六表面的强度只有地球表面日光强度的10%,那么这样比例的太阳能量是否能满足土卫六上的能量供给呢?

科学家们认为,土卫六上如果要出现运动的生命会需要大量的能量,但是太阳耀斑对土卫六产生的能量却不足以产生这样的生命。

大气层极风现象

英国科学家在一项报告中指出,土卫六大气层损失的大量物质是被“极风”抽吸的,是由太阳风、太阳磁场和土卫六顶部大气层中分子交互作用驱动的。

虽然土卫六与太阳的距离是地球的10倍,但是它的大气层顶部仍沐浴着太阳光。当太阳光照射土卫六电离层中的分子,它从碳氢化合物和芳腈化合物分子中喷射负电荷电子,留下正电荷。

卡西尼等离子光谱仪能够跟踪分析这些电子,并很容易区分它们,在土星快速旋转场作用下,电子以类似彗星轨迹的形式在土星卫星周围移动。

易爆的土卫六外星人

科学家认为,生命需要液体,甚至地球上最干燥的植物都需要水来进行新陈代谢。这样来看,如果土卫六上有外星人存在,那么他们的血液中一定含有液体甲烷,而不含水。这就意味着外星人整个身体的化学性质完全不同于人类,其化学分子一定是由更多种元素构成,其元素种类多于我们人类所使用的,但是外星人体内的化学分子更加密集,同时化学反应也更强烈。

在液体甲烷中进行新陈代谢,其分子构造要比陆地生物小一些。众所周知,甲烷有臭鸡蛋的味道,所以说土卫六上的外星人有臭味。

科学家还发现,土卫六上含有的化合物中可能含有硫,如果真有外星人存在,那么这些外星人身上一定含有硫这种元素,大家都知道含硫的物品易燃易爆,那么这些土卫六上的外星人就会“易爆”。

探索网观点:

土卫六上虽然有些现象和地球相似,但是土卫六上的严酷的条件很难支持生命的诞生,有研究人员推论,即使没有外星人的存在,也有可能孕育出以甲烷为基础的无氧细胞。土卫六的探索还需要进一步的研究,卡西尼号经历了六年的时候从地球飞到了土星轨道,科技在进步,也许在某个时候,我们就能在短时间内更加全面的探测其他星系了。

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