土星的奇异卫星 泰坦星 将其许多秘密隐藏在层层浓雾之后，但科学家们现在以一种新的方式穿透了雾霾——并且发现了一大片水冰。
这块巨大的冰体几乎横跨了泰坦星一半的宽度。 这个特征是科学家们预期发现的水冰区域之外的一个意外发现，他们尚不确定这究竟可能指示着什么样的地质特征。 这项研究基于 美国宇航局卡西尼号飞船收集的数据，该飞船花费了 13 年时间研究土星系统，并在 2017 年 9 月自毁前对这颗巨大的卫星进行了 100 多次飞越。
“这是一个很好的例子，说明我们在继续挖掘卡西尼号惊人的数据以获得新成果方面做得非常出色，”犹他州杨百翰大学的行星科学家 Jani Radebaugh 告诉 Space.com，她没有参与这项新研究。“在利用卡西尼号了解泰坦星的程度上，我们还远未完成。”
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科学家们希望了解泰坦星，因为它的特征为我们熟知和热爱的地球提供了一种奇异的反转。 这颗卫星拥有浓厚且富含氮气的大气层，液体以降雨的形式落到其表面，形成了 湖泊和海洋。 但是，这些液体是落在部分由水冰构成的表面上的有机化合物。 这很奇怪。 研究它也很困难，因为所有这些奇怪的事物都互相妨碍。
“我们好奇的是，除了全球性的有机物缓和降雪之外，还发生了什么？” Radebaugh 说。“要看穿那层物质，了解正在发生的事情，真的很难。”
这就是新论文中使用的技术发挥作用的地方。 这项新研究采用了一种称为主成分分析的统计方法，该方法使科学家能够忽略数据中最主要的特征（如雾霾），并发现原本会被遗漏的更小的特征，例如 水冰。 在这项新研究中，科学家们仅将该技术应用于泰坦星南北纬 30 度之间的区域。
“我们的想法是说‘让我们尝试从整体上了解地表冰的分布与地表有机物的量相比如何，’”亚利桑那大学的行星科学家、主要作者 Caitlin Griffith 告诉 Space.com。 “我们需要一种方法来测量这些非常非常微弱的特征，并尝试从这些特征中提取信息。”
主成分分析使 Griffith 和她的同事们能够精确地做到这一点。 “我们正在寻找隐藏在较大特征背后的非常微妙的特征，”Griffith 说。“这实际上非常有效，因此使我们能够获得有关这些非常微弱特征的非常详细的信息”——例如 地表可见水冰的位置。
该团队发现水冰的一些区域是科学家们预期的——在他们认为的 大型冰火山 周围，这座火山曾经将液态水喷发到泰坦星表面，以及在陨石撞击坑周围，陨石撞击坑深入了卫星表面。 但没有人预料到在同一分析中也发现了巨大的水冰带——长 3,900 英里（6,300 公里）。
“即使你只是看看地貌，也没有任何迹象表明它应该由水冰构成，”Radebaugh 说。“没有任何迹象表明这与其他任何东西有何不同。”
Griffith 说她还不确定这条巨大的冰线（她将其比作疤痕）代表什么——需要更多的研究来确定是什么原因导致冰层暴露在泰坦星表面。“这是一个很大的特征，它告诉我们一些关于 泰坦星过去的样子，但我们真的不知道它是什么，”她说。“我认为现在它基本上是在告诉我们，情况很复杂，表面相当复杂。”
Radebaugh 说，从她作为团队外人士的角度来看，这个特征似乎可能是大规模断层（裂缝）事件的结果，该事件将一大片水冰基岩向上抬起并使其暴露在外。 如果情况确实如此，那么这个特征可能会提供一个窗口，让我们了解泰坦星尚未成为焦点的一个层面。
“在某些方面，泰坦星上的 构造活动 已经退居次要地位，仅仅是因为我们看到了所有这些地表过程——流体流动、侵蚀、风积物以及所有这些类型的现象，”Radebaugh 说。“这些地表过程，这些事物有点显而易见。”
但她补充说，仅仅因为某些东西被隐藏起来，并不意味着它就应该继续保持这种状态。“我们需要记住，在那下面还有一个非常有趣、可能活跃的岩石圈。”
这项研究在今天（4 月 29 日）发表在《自然天文学》杂志上的 一篇论文中进行了描述。
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