土衛(wèi)二噴泉顯示地下?lián)碛芯薮笙趟Ｑ?/h1>
2011-04-14 01:47:48
科技傳播 2011年13期
科學(xué)家已經(jīng)獲得了迄今最有力的證據(jù)，證明土星的一顆小衛(wèi)星——土衛(wèi)二表面之下?lián)碛幸粋€(gè)巨大的咸水海洋。
在最近的一次飛掠中，美國(guó)宇航局的卡西尼土星探測(cè)器采集了從土衛(wèi)二南極地區(qū)噴出的冰晶噴泉顆粒物。
這個(gè)“太空噴泉”是非常罕見的奇觀，有大量的水汽和冰晶微粒被噴射進(jìn)入太空。土衛(wèi)二是一顆個(gè)頭較小的衛(wèi)星，是土星已知19顆衛(wèi)星中的一顆。2005年，正在土星軌道運(yùn)行的卡西尼號(hào)率先注意到了這個(gè)噴泉的存在。
根據(jù)詳細(xì)的成像觀測(cè)顯示，這個(gè)噴泉的噴口是土衛(wèi)二南極地區(qū)的一片所謂“虎斑”地區(qū)（tiger stripe），這事實(shí)上是一片裂谷地帶，有很多平行和交錯(cuò)的斷裂帶存在。這個(gè)噴泉產(chǎn)生的物質(zhì)成為土星光環(huán)中的E環(huán)的重要物質(zhì)來源。
2008年至2009年間，卡西尼3次穿越噴泉柱，飛船上搭載的宇宙塵埃分析器（CDA）對(duì)新鮮的噴泉噴出顆粒成分進(jìn)行了分析。
探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些冰晶顆粒以每秒超過11英里(約合17.7公里)的速度撞擊探測(cè)器并迅速汽化。設(shè)備隨后對(duì)這些氣體進(jìn)行化學(xué)分析。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在離土衛(wèi)二表面稍遠(yuǎn)的位置上，噴泉中的成分明顯細(xì)小且缺少冰晶，比較接近土星E環(huán)的成分組成；但在靠近土衛(wèi)二表面較低空的位置，噴泉柱則是由顆粒明顯較大，富含鹽分的冰晶顆粒占據(jù)絕對(duì)地位。
這項(xiàng)研究的首席科學(xué)家弗蘭克·波斯特伯格（Frank Postberg）來自德國(guó)海德堡大學(xué)。他說：“目前認(rèn)為，沒有任何可行的方法可以實(shí)現(xiàn)像這樣生成持續(xù)的富鹽顆粒噴流，除非土衛(wèi)二的地表之下?lián)碛幸粋€(gè)咸水的海洋?！?/p>
論文合著者，來自美國(guó)科羅拉多大學(xué)波爾多分校的薩斯查·科恩普夫（Sascha Kempf）補(bǔ)充道：“研究顯示，從土衛(wèi)二南極地下噴出的顆粒中，那些較細(xì)小，貧鹽的顆粒的速度明顯要大于那些較粗大，富鹽的顆粒。”他說：“盡管我們發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二的噴泉物質(zhì)中，99%的成分是富鹽的顆粒，但是土星的E環(huán)的成分主要是這種細(xì)小，貧鹽的顆粒。這是一個(gè)意料之外的發(fā)現(xiàn)。但現(xiàn)在我們知道，這是由于這些較大的顆粒運(yùn)動(dòng)速度較慢，最后都落回了土衛(wèi)二表面，只有那些貧鹽的小顆粒成功逃離，進(jìn)入了土星光環(huán)體?！?/p>
研究人員們表示，這些富鹽顆粒的成分接近海洋水體，這暗示其中大部分，甚至全部冰晶顆?？赡軄碜砸粋€(gè)地下海洋的蒸發(fā)，而非土衛(wèi)二的表面。
當(dāng)鹽水緩慢凍結(jié)，會(huì)有鹽分被“擠出”，只留下純凈的淡水。如果這個(gè)噴泉是由土衛(wèi)二表面的冰體形成的，那么其成分中不會(huì)出現(xiàn)那么高的鹽分含量，但是事實(shí)并非如此。
由此，科學(xué)家們推斷，在土衛(wèi)二的地下大約50英里處(約合80.5公里)，在巖質(zhì)內(nèi)核和冰質(zhì)地幔之間存在一片水體海洋。其保持液態(tài)的熱量來自土星和其他衛(wèi)星對(duì)其施加的引力潮汐作用導(dǎo)致的星體扭曲，以及其內(nèi)部的放射性元素衰變。
根據(jù)測(cè)算，按照土衛(wèi)二南極噴泉目前的速度，其每秒大約要損失440磅（約合200公斤）的物質(zhì)。
計(jì)算還顯示土衛(wèi)二上這顆海洋應(yīng)當(dāng)擁有一個(gè)較大的揮發(fā)面積，否則它會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)，從而導(dǎo)致噴泉停止。
科恩普夫總結(jié)說：“此次的研究結(jié)果顯示土衛(wèi)二南極地區(qū)的這一噴泉物質(zhì)幾乎全部來自一個(gè)地下咸水海洋，并且這個(gè)海洋擁有一個(gè)面積較為可觀的出露揮發(fā)面?！?/p>
有關(guān)這項(xiàng)研究的論文已經(jīng)發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志。
新浪科技
科學(xué)家已經(jīng)獲得了迄今最有力的證據(jù)，證明土星的一顆小衛(wèi)星——土衛(wèi)二表面之下?lián)碛幸粋€(gè)巨大的咸水海洋。
在最近的一次飛掠中，美國(guó)宇航局的卡西尼土星探測(cè)器采集了從土衛(wèi)二南極地區(qū)噴出的冰晶噴泉顆粒物。
這個(gè)“太空噴泉”是非常罕見的奇觀，有大量的水汽和冰晶微粒被噴射進(jìn)入太空。土衛(wèi)二是一顆個(gè)頭較小的衛(wèi)星，是土星已知19顆衛(wèi)星中的一顆。2005年，正在土星軌道運(yùn)行的卡西尼號(hào)率先注意到了這個(gè)噴泉的存在。
根據(jù)詳細(xì)的成像觀測(cè)顯示，這個(gè)噴泉的噴口是土衛(wèi)二南極地區(qū)的一片所謂“虎斑”地區(qū)（tiger stripe），這事實(shí)上是一片裂谷地帶，有很多平行和交錯(cuò)的斷裂帶存在。這個(gè)噴泉產(chǎn)生的物質(zhì)成為土星光環(huán)中的E環(huán)的重要物質(zhì)來源。
2008年至2009年間，卡西尼3次穿越噴泉柱，飛船上搭載的宇宙塵埃分析器（CDA）對(duì)新鮮的噴泉噴出顆粒成分進(jìn)行了分析。
探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些冰晶顆粒以每秒超過11英里(約合17.7公里)的速度撞擊探測(cè)器并迅速汽化。設(shè)備隨后對(duì)這些氣體進(jìn)行化學(xué)分析。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在離土衛(wèi)二表面稍遠(yuǎn)的位置上，噴泉中的成分明顯細(xì)小且缺少冰晶，比較接近土星E環(huán)的成分組成；但在靠近土衛(wèi)二表面較低空的位置，噴泉柱則是由顆粒明顯較大，富含鹽分的冰晶顆粒占據(jù)絕對(duì)地位。
這項(xiàng)研究的首席科學(xué)家弗蘭克·波斯特伯格（Frank Postberg）來自德國(guó)海德堡大學(xué)。他說：“目前認(rèn)為，沒有任何可行的方法可以實(shí)現(xiàn)像這樣生成持續(xù)的富鹽顆粒噴流，除非土衛(wèi)二的地表之下?lián)碛幸粋€(gè)咸水的海洋?！?/p>
論文合著者，來自美國(guó)科羅拉多大學(xué)波爾多分校的薩斯查·科恩普夫（Sascha Kempf）補(bǔ)充道：“研究顯示，從土衛(wèi)二南極地下噴出的顆粒中，那些較細(xì)小，貧鹽的顆粒的速度明顯要大于那些較粗大，富鹽的顆粒。”他說：“盡管我們發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二的噴泉物質(zhì)中，99%的成分是富鹽的顆粒，但是土星的E環(huán)的成分主要是這種細(xì)小，貧鹽的顆粒。這是一個(gè)意料之外的發(fā)現(xiàn)。但現(xiàn)在我們知道，這是由于這些較大的顆粒運(yùn)動(dòng)速度較慢，最后都落回了土衛(wèi)二表面，只有那些貧鹽的小顆粒成功逃離，進(jìn)入了土星光環(huán)體?！?/p>
研究人員們表示，這些富鹽顆粒的成分接近海洋水體，這暗示其中大部分，甚至全部冰晶顆?？赡軄碜砸粋€(gè)地下海洋的蒸發(fā)，而非土衛(wèi)二的表面。
當(dāng)鹽水緩慢凍結(jié)，會(huì)有鹽分被“擠出”，只留下純凈的淡水。如果這個(gè)噴泉是由土衛(wèi)二表面的冰體形成的，那么其成分中不會(huì)出現(xiàn)那么高的鹽分含量，但是事實(shí)并非如此。
由此，科學(xué)家們推斷，在土衛(wèi)二的地下大約50英里處(約合80.5公里)，在巖質(zhì)內(nèi)核和冰質(zhì)地幔之間存在一片水體海洋。其保持液態(tài)的熱量來自土星和其他衛(wèi)星對(duì)其施加的引力潮汐作用導(dǎo)致的星體扭曲，以及其內(nèi)部的放射性元素衰變。
根據(jù)測(cè)算，按照土衛(wèi)二南極噴泉目前的速度，其每秒大約要損失440磅（約合200公斤）的物質(zhì)。
計(jì)算還顯示土衛(wèi)二上這顆海洋應(yīng)當(dāng)擁有一個(gè)較大的揮發(fā)面積，否則它會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)，從而導(dǎo)致噴泉停止。
科恩普夫總結(jié)說：“此次的研究結(jié)果顯示土衛(wèi)二南極地區(qū)的這一噴泉物質(zhì)幾乎全部來自一個(gè)地下咸水海洋，并且這個(gè)海洋擁有一個(gè)面積較為可觀的出露揮發(fā)面?！?/p>
有關(guān)這項(xiàng)研究的論文已經(jīng)發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志。
新浪科技
