地下或存海洋
2012年7月2日消息,據(jù)美國宇航局網(wǎng)站報(bào)道,來自卡西尼探測(cè)器的最新數(shù)據(jù)顯示土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六冰封的地下可能存在一個(gè)液態(tài)水層。有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的論文已經(jīng)被發(fā)表在最新出版的《科學(xué)》雜志上。
論文第一作者,卡西尼項(xiàng)目組成員,意大利羅馬第一大學(xué)的盧西亞諾·列斯(Luciano Iess)說:“卡西尼探測(cè)到土衛(wèi)六大幅度的潮汐起伏,這幾乎必然讓人得出其地表下方存在一個(gè)隱匿著的海洋的結(jié)論?!彼f:“對(duì)于水的搜尋是太陽系探測(cè)行動(dòng)的一項(xiàng)重要目標(biāo),而現(xiàn)在我們又鎖定了一個(gè)新的,可能富含水的天體目標(biāo)。”
讓科學(xué)家們做出此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的是潮汐變形現(xiàn)象。土星的巨大引力會(huì)讓土衛(wèi)六不斷發(fā)生拉升或擠壓變形。如果土衛(wèi)六完全是由固態(tài)巖石組成的,那么來自土星的引力會(huì)造成其地表隆起,形成所謂的“固體潮”,其高度應(yīng)為3英尺(約合1米)左右。然而卡西尼號(hào)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示這一隆起高達(dá)30英尺(約合10米)。這一數(shù)據(jù)暗示土衛(wèi)六這顆星球并非完全由固態(tài)的巖石物質(zhì)組成。 起先科學(xué)家們并無把握卡西尼號(hào)能否探測(cè)到由土星引力引起的潮汐隆起。然而卡西尼探測(cè)器竟然做到了,它在2006年2月27日至2011年2月18日期間先后6次近距離飛越土衛(wèi)六,在此期間對(duì)土衛(wèi)六的重力場(chǎng)進(jìn)行精確測(cè)量。這些重力場(chǎng)數(shù)據(jù),加上美國宇航局深空網(wǎng)(DSN)的協(xié)助,最終精確地給出了土衛(wèi)六表面潮汐隆起的大小數(shù)值。
薩米·阿斯瑪(Sami Asmar)來自美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL),同時(shí)也是卡西尼項(xiàng)目組成員,她說:“我們進(jìn)行了超高精度的測(cè)量工作,很幸運(yùn)的是卡西尼號(hào)探測(cè)器和深空網(wǎng)天線之間保持了非常穩(wěn)定的聯(lián)系。土衛(wèi)六在土星引潮力下形成的潮汐隆起,相比其它巨行星,如木星的一些衛(wèi)星上所形成的潮汐隆起而言并不顯著。然而在缺乏實(shí)地鉆探條件的情況下,重力場(chǎng)數(shù)據(jù)已經(jīng)是我們能夠獲知土衛(wèi)六內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最好方法了?!?/span> 要形成實(shí)測(cè)值大小的潮汐隆起效應(yīng),土衛(wèi)六地下的海洋層不必很厚很深。一個(gè)位于其堅(jiān)硬的可變形外殼和內(nèi)部巖石地幔層之間的液態(tài)水層就可以讓土衛(wèi)六在圍繞土星周圍運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)如觀察值所反映的那種隆起或壓縮現(xiàn)象。由于土衛(wèi)六地表主要是由水冰組成的,這在外太陽系衛(wèi)星中十分常見,科學(xué)家們相信土衛(wèi)六的海洋主要成分也應(yīng)該是液態(tài)水。
在地球上,來自月球和太陽的引力作用會(huì)在地表海洋上引起潮汐。在開闊的海域,這一隆起數(shù)值可達(dá)2英尺(約60厘米)。來自月球和太陽的引力也會(huì)造成地殼中形成固體潮,其幅度約為20英寸(50厘米)。
在土衛(wèi)六表面下方存在液態(tài)海洋這一點(diǎn)本身并不能構(gòu)成這里可能存在生命的結(jié)論。科學(xué)家們傾向于認(rèn)為只有當(dāng)液態(tài)水跟巖石之間存在直接接觸時(shí)生命才更有可能出現(xiàn)。而我們尚無法確認(rèn)這一海洋的海底是否是由巖石構(gòu)成的。
這一探測(cè)結(jié)果對(duì)于揭開土衛(wèi)六上的甲烷持續(xù)補(bǔ)給之謎具有重要意義。在土衛(wèi)六大氣中甲烷含量非常豐富,然而研究人員認(rèn)為甲烷在大氣中應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的,如果土衛(wèi)六大氣能長(zhǎng)期保持豐富的甲烷含量,那么就必定存在一個(gè)能持續(xù)供應(yīng)甲烷物質(zhì)的來源。
喬納森·魯寧(Jonathan Lunine)是美國康奈爾大學(xué)的卡西尼項(xiàng)目成員,他說:“土衛(wèi)六地下存在液態(tài)水層的發(fā)現(xiàn)非常重要,因?yàn)槲覀兿M芾斫饧淄槭侨绾伪淮鎯?chǔ)在土衛(wèi)六內(nèi)部的,以及這些儲(chǔ)存的甲烷又是如何被釋放出來的?!彼f:“這一點(diǎn)非常重要,因?yàn)橥列l(wèi)六所有的不同尋常之處都和豐富的甲烷含量有關(guān),但是其大氣中的甲烷氣體早就應(yīng)該在地質(zhì)學(xué)意義上的短時(shí)間內(nèi)被破壞了?!?/span>
設(shè)想一個(gè)液態(tài)水構(gòu)成的地下海洋,其中充滿了氨,這些氨水沿著裂隙和孔隙上升到地表層,釋放出冰層中的甲烷氣體。與此同時(shí)這樣一個(gè)地下海洋也可以作為甲烷儲(chǔ)備池。