新研究揭示土卫二标志性“虎纹”裂缝的起源

摘要:

一项新的研究揭示了土卫二的标志性“虎纹”裂缝的起源,该裂缝将大量富含矿物质的水汽喷入太空。人们认为,从冰冷的卫星表面上的这些裂缝中产生的物质是从地下海洋中汲取的,这可能成为外星生命的宿主。

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我们的太阳系承载着多种多样且引人入胜的卫星,这些卫星具有众多奇特的,通常在视觉上引人入胜的特征。例如有离奇的海绵状卫星,飞碟状的卫星,地狱般的熔岩卫星,甚至还有死星状的卫星。

然而,很少有卫星像土卫二一样,已经谢幕的卡西尼号探测器对它进行了广泛的成像。卡西尼号揭示了一个荒凉的世界,上面布满了巨大的缝隙。然而,与外表冰冷、贫瘠的外观相反,土卫二被发现是一颗活跃的卫星。至少从地质上来讲。

人们看到巨大的间歇泉从巨大的裂缝中涌出,这些裂缝使这颗奇怪的卫星的南极地区看起来“伤痕累累”。这些裂缝中的每一个都以著名的中东民间故事集《一千零一夜》中的城市命名。

科学家得出的结论是,从“虎纹”爆发的物质的来源是广阔的地下海洋,它甚至可能适合于外星生命的演化。关于“虎纹”的性质仍有许多疑问。例如,为什么这些独特的构造只存在于土卫二的南极?为什么它们是如此均匀地分布,为什么它们没有简单地封闭或冻结呢?

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由在美国工作的一组科学家进行的一项新研究通过使用计算机模型模拟控制土星卫星的复杂物理过程来寻求这些问题的答案。

这项研究的主要作者表示:“由于这些裂缝,我们能够对天体生物学家钟爱的土卫二的地下海洋进行采样和研究,因此我们认为了解形成和维持它们的作用力很重要。”卡内基科学研究所的Doug Hemingway表示。“我们对卫星冰冷壳所经历的物理效应的建模指出了可能独特的事件和过程序列,这些事件和过程可能允许存在这些独特的条纹。”

根据该文件,“虎纹”的存在归功于土卫二的偏心轨道。当月球周期性地靠近土星并远离土星时,附近的气态巨行星强大的引力对其施加了巨大的压力。当卫星在其轨道上时,覆盖极地的冰盖承受的应力最大。因此,它们比覆盖赤道的冰盖薄,并且在冷却期间,两极以下的一些地下海洋开始冻结和膨胀,从而在这些相对薄弱的区域施加了压力。

人们认为,第一条“虎纹”(科学家现在将其称为“巴格达”裂缝)是在压力升高至南极冰盖破裂接缝的位置时产生的。通过“巴格达”裂缝喷发的物质缓解了北部冰原上的压力。据该论文的作者说,这很可能相反地发生了,北极出现了条纹。一旦打开,土星的引力影响就阻止了裂缝的闭合。但是,这些模型预测,一旦“巴格达”爆裂,应力引起的压力就不会产生进一步的裂缝,那么它们如何形成?

根据研究人员的说法,从原始裂缝中排出的一部分材料沉降在其边缘。多余的重量可能导致冰盖变形。最终,压力使平行的“虎纹”在距“巴格达”裂缝约35公里(21英里)的地方形成。

该论文已发表在《自然天文学》杂志上。

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