NASA：卡西尼號證實土衛(wèi)二擁有全球性海洋
騰訊太空2015年09月17日07:0
[摘要]自人類發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二冰層下?lián)碛袘B(tài)水海洋后，有關(guān)太陽系內(nèi)冰衛(wèi)星存在生命的推測不斷。昨日NASA確認(rèn)，土衛(wèi)二冰層下同樣擁有一個全球性液態(tài)水海洋，并且海底地質(zhì)活躍存在熱泉，擁有生命可能性大增。
土衛(wèi)二的分層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)是由巖石，硅酸鹽等組成的核心，最外是水冰等組成的冰殼，冰殼與巖石核心之間是一層由水組成的全球性海洋，海底有地?zé)岙a(chǎn)生的熱泉，不斷從南極附近噴射出物質(zhì)（
騰訊太空配圖）
騰訊太空訊 16日美國宇航局官網(wǎng)公布了一則消息，利用目前在土星軌道上工作的卡西尼號發(fā)回的數(shù)據(jù)，科學(xué)家確認(rèn)土衛(wèi)二“恩克拉多斯（Enceladus）”表面冰層下方，有一個全球性的液態(tài)水海洋。這一消息公布意義重大，使得土衛(wèi)二和同樣擁有全球性液態(tài)水海洋的木衛(wèi)二一樣，存在
生命的可能性大增。
研究人員發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二繞土星公轉(zhuǎn)時，發(fā)生了輕微幅度的振蕩，這一現(xiàn)象只能解釋為土衛(wèi)二表面的冰層并不是與下方的巖石內(nèi)核凍結(jié)在一起的，在這之間有一層全球性的海洋。
此前卡西尼號觀測到土衛(wèi)二南極的熱泉不斷向外噴射物質(zhì)，并測定這些物質(zhì)由水蒸氣，冰粒和簡單有機(jī)分子組成。而現(xiàn)在確認(rèn)土衛(wèi)二冰層下的廣闊海洋正是提供這些物質(zhì)的來源，這一研究結(jié)果在本周發(fā)表在了行星
科學(xué)領(lǐng)域的頂級雜志《伊卡洛斯》上。
之前卡西尼號發(fā)回的數(shù)據(jù)結(jié)果支持有一片區(qū)域性的海洋位于土衛(wèi)二南極。然而，在卡西尼號接連幾次近距離的飛越土衛(wèi)二南極上空，獲得的重力數(shù)據(jù)確認(rèn)這片海洋應(yīng)該是全球性的，這一成果也被卡西尼號拍攝的影像資料獨立證實。
小圖為卡西尼號拍攝的土衛(wèi)二南極熱泉噴射出的羽狀物，這些羽狀物形成的氣體云被卡西尼號測定有分子氮，甲烷，二氧化碳，水蒸氣等成分，大圖為卡西尼號拍攝的土衛(wèi)二南極附近“虎皮條紋”地形 （騰訊太空配圖）
卡西尼號自2004年初進(jìn)入環(huán)土星軌道以來，多次近距離飛掠土衛(wèi)二，為科學(xué)家提供了大量土衛(wèi)二圖像。他們分析了卡西尼號發(fā)回的超過七年時間收集的圖像數(shù)據(jù)，小心翼翼地拼出土衛(wèi)二表面的各種特征，大部分是撞擊坑，這些數(shù)以千計的圖片最終可以高精度的測量土衛(wèi)二自轉(zhuǎn)的精細(xì)變化。
測量結(jié)果顯示，土衛(wèi)二在圍繞土星公轉(zhuǎn)時，有一個輕微但是有規(guī)律的振蕩。由于土衛(wèi)二并不是完美的球形，它在繞土星公轉(zhuǎn)時軌道不同區(qū)域的速度不一樣，有些地方稍快，有些地方稍慢。土星巨大的引力靈巧地拉扯土衛(wèi)二巖石內(nèi)核來回晃動。
卡西尼號團(tuán)隊把他們測量的這種振蕩，稱為天平動，并為土衛(wèi)二建立了不同模型，包括一個假設(shè)土衛(wèi)二是從表面到內(nèi)部都完全凍結(jié)的大冰球。
參與卡西尼號的科學(xué)家馬修·提斯卡雷諾(Matthew Tiscareno)介紹說：“如果土衛(wèi)二的表層和內(nèi)核是剛性連接在一起的，那么核心物質(zhì)能夠提供很大的轉(zhuǎn)動慣量，自轉(zhuǎn)晃動的幅度要比觀測的小得多。這也證明了肯定存在一個液體層的海洋分離了表面與核心?！?div style="height:15px;">
土衛(wèi)二南極表面藝術(shù)效果圖，背景是土星與土星環(huán)，右側(cè)為不斷噴射的熱泉，噴出大量水汽和其他揮發(fā)物，夾雜類似氯化鈉晶體、水冰等固態(tài)粒子，噴射量約為每秒200公斤 （騰訊太空配圖）
土衛(wèi)二海洋所擁有的防凍機(jī)制目前仍是一個謎?？茖W(xué)家提出了一些可能的設(shè)想以解決這一問題，比如土星對土衛(wèi)二的巨大潮汐力引起土衛(wèi)二內(nèi)部潮汐加熱的程度，可能比之前預(yù)想的要大很多。
從土衛(wèi)二獲得的科學(xué)成果是卡西尼號執(zhí)行土星探測任務(wù)以來的一項重要成就。早在2005年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)二噴射出羽狀物的跡象，并對土衛(wèi)二南極溫暖裂縫涌出的這些物質(zhì)做了進(jìn)一步分析。在2014年，科學(xué)家宣布有強(qiáng)有力證據(jù)證明南極地區(qū)冰層下存在一個區(qū)域性的液態(tài)水海洋。在今年，他們一致認(rèn)為在這片海洋的底部有水熱活動，即存在海底熱泉。
卡西尼號將在今年10月28日再一次近距離飛掠過土衛(wèi)二，比以往更近距離穿過土衛(wèi)二噴射出的羽狀物，預(yù)計最低飛行高度距離土衛(wèi)二表面將只有49千米。（桂林/編譯）
土衛(wèi)二與卡西尼號小檔案：
土衛(wèi)二“恩克拉多斯（Enceladus）”是土星第六大衛(wèi)星，直徑約500公里。它表面幾乎都是由水冰組成，較為平坦，幾何反照率高達(dá)138%，十分明亮。2014年，美國宇航局宣布卡西尼號發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二南極地底存在液態(tài)水海洋證據(jù)，海洋厚度約為10公里。南極附近的熱泉向
太空噴出大量水汽和其他揮發(fā)物，夾雜類似氯化鈉晶體、水冰等固態(tài)粒子，噴射量約為每秒200公斤。噴出的水有一部分以“雪”的形態(tài)落回土衛(wèi)二表面，一部分融入土星環(huán)中，另一部分甚至可到達(dá)土星。這些羽狀噴射物也為土星E環(huán)物質(zhì)來源于土衛(wèi)二的觀點提供了重要的證據(jù)。土衛(wèi)二南極的噴射現(xiàn)象源自地表下的液態(tài)水海洋，噴射物的化學(xué)成分及引力場模型表明地下液態(tài)水源體與巖石是接觸的，所以土衛(wèi)二是天體生物學(xué)極為重要的研究對象。
卡西尼-惠更斯號土星探測任務(wù)是美國宇航局，歐空局，意大利航天局的一個合作項目，美國宇航局的噴氣推進(jìn)實驗室負(fù)責(zé)該項目的運(yùn)行?？ㄎ髂崽栍?997年10月發(fā)射升空，之后兩次借力金星，一次借力木星加速，于2004年7月1日順利進(jìn)入環(huán)土星軌道?；莞固栍?005年1月14日在土衛(wèi)六表面成功著陸，卡西尼號發(fā)回了大量土星及其衛(wèi)星的科學(xué)數(shù)據(jù)與圖像，目前卡西尼號仍在土星軌道工作，預(yù)計在2017年9月結(jié)束任務(wù)。
