土卫六的湖泊可能因氮气而沸腾

氮气气泡可能解释了土星最大卫星的碳氢化合物海中奇怪的、变幻莫测的“魔术岛”

来自NASA卡西尼号宇宙飞船的雷达图像显示,土卫六表面有许多湖泊,其中一些充满了液体,另一些则呈现为空旷的洼地。

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土星卫星土卫六上奇异的“魔术岛”案例出现了一个有趣的转折。

NASA环绕土星运行的卡西尼号探测器在土卫六的几个碳氢化合物海中发现的这些奇怪的、类似岛屿的漂移特征,实际上可能是沸腾的氮气气泡形成的浮筏,一项基于实验室实验的新研究表明。

“由于这项关于氮气溶解度的工作,我们现在确信气泡确实可以在海中形成,而且实际上可能比我们预期的更丰富,”该研究的合著者、NASA喷气推进实验室(JPL)位于加利福尼亚州帕萨迪纳的卡西尼雷达团队联合研究员杰森·霍夫加特纳在一份声明中说。[土星卫星土卫六的惊人照片]


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在JPL的迈克尔·马拉什卡的领导下,研究人员模拟了直径3200英里(5150公里)的土卫六的表面条件,土卫六是一个寒冷的卫星,拥有基于碳氢化合物的天气系统和98%由氮气组成的浓厚大气层。在土卫六上,液态甲烷从天空降落,流下河流,汇集在湖泊和海洋中(尽管其中一些主要含有乙烷)。

事实上,土卫六是除地球外唯一已知在其表面支持稳定液态体的太阳系天体。

这些来自卡西尼号的假彩色图像追踪了土卫六(土星卫星上第二大碳氢化合物海)丽姬亚海中“魔术岛”的多年演变。一项新的研究表明,该海域神秘的动态特征可能是由下方冒出的氮气气泡产生的。图片来源: NASA, JPL-Caltech, ASI, Cornell

马拉什卡及其同事进行的实验表明,大量的氮气很可能溶解在土卫六的湖泊和海洋中——压力、温度和其他变量的微小变化可能会使气体像刚打开的苏打水瓶中的二氧化碳气泡一样冒出来。

马拉什卡在同一份声明中说:“我们的实验表明,当富含甲烷的液体与富含乙烷的液体混合时——例如,来自暴雨,或者当来自甲烷河流的径流混合到富含乙烷的湖泊中时——氮气不太容易保持在溶液中。”

他补充说,氮气在土卫六的海洋和湖泊中进出的这种双向运动,在这个巨大的卫星上可能是一种常见的现象。

马拉什卡说:“实际上,这就像土卫六的湖泊在呼吸氮气一样。” “当它们冷却时,它们可以吸收更多的气体,‘吸入’。当它们变暖时,液体的容量会降低,因此它们会‘呼出’。”

这些发现似乎支持了这样一种假设,即土卫六的魔术岛——它们会改变形状、消失,并且至少在一种情况下会重新出现——是气泡。另外,科学家们也假设这些特征可能是波浪或降雨形成的图案。

NASA官员表示,这项上个月发表在《伊卡洛斯》杂志上的新研究,也可能有助于为未来的土卫六探测工作提供信息。

“对于未来送往土卫六海洋上漂浮或游泳的机器人探测器来说,冒泡的液体也可能造成问题,”他们在同一份声明中写道。“探测器散发出的过量热量可能会导致气泡在其结构周围形成——例如,用于推进的螺旋桨——从而使其难以操纵或保持探测器的稳定。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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