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旧金山——对土星最大卫星土卫六表面的雷达调查发现了迄今为止最令人信服的证据,表明在地球以外的天体上也存在“冷”火山。这一发现可能有助于解开长期以来关于该天体大气中甲烷存在之谜,并暗示未来的任务可能有机会对可能存在于其深处的任何生命形式进行采样。
在土卫六的一次飞掠中,美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船扫描了一个名为索特拉·法库拉的区域,并发现了至少三个地质特征,这些特征极有可能是通过卫星冰冷表面喷涌液态水的火山。“当我制作这段视频时,我感到震惊,”美国地质调查局位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫的地球物理学家兰道夫·柯克说,他于12月14日在美国地球物理联合会的会议上介绍了这些结果。
冰火山,或称“低温火山”,可以形成于当水渗透过冰面,然后沿着山体侧面流动直至凝固时,就像地球火山上的熔岩一样。
行星科学家长期以来一直怀疑太阳系中的几个天体上存在低温火山,尤其是在木星的卫星欧罗巴上。 2005年,卡西尼号观测到土卫六的较小卫星恩克拉多斯喷射出的冰粒子羽流,但该卫星微弱的引力和缺乏大气层导致羽流在太空中消散,而不是形成火山锥。柯克在会议的新闻发布会上表示,卡西尼号的新发现是“我们认为除了火山活动之外,无法以任何其他方式形成的特征”。
之前观测到的低温火山曾受到质疑,但这次的似乎是真实的。“我认为他们这次证据确凿,”亚利桑那大学图森分校的行星科学家杰弗里·卡格尔评论道。卡格尔在新闻发布会上发言,但没有参与这项研究。
卡西尼号的视频显示,该区域总共有三座火山——两个分别为1000米和1500米高的锥形结构,以及一个类似于大型陨石坑的坑,但这表明地壳物质已被剧烈的爆炸移除。“地形测绘告诉我们的信息远不止图像,”柯克说。
土卫六被认为有一个厚厚的冰壳漂浮在水层之上。液态水比冰密度更高,它是如何上升到地表的仍然是一个谜,尽管卡格尔表示,混合在水中的其他物质,如氨,可以显著降低密度,并使溶液更粘稠。如果密度仍然高于冰,那么必须有其他过程来增加水的浮力(例如甲烷气泡的形成)或挤压水库内部的水,这可能是构造压力的结果。
目前尚不清楚土卫六火山喷发的是什么混合物,但它可能是一种富含氨的溶液。卡格尔说,还存在其他可能性,例如聚乙烯或石蜡。
冷熔岩也可能含有甲烷,这将解开一个谜题。土卫六的大气层富含甲烷,甚至有甲烷云、甲烷雨和甲烷湖。但是,高层大气中的阳光不断通过光解作用分解这种气体,因此必须有某种过程在缓慢地补充它。这个过程的本质长期以来一直是个谜,这引发了人们的猜测,认为可能存在一些微生物以类似于地球上细菌的方式产生甲烷。然而,火山活动可以不断地补充这种气体。
尽管如此,科学家们并没有放弃希望,土卫六广阔的地下海洋中可能存在一些微生物。柯克说,如果是这样,火山可能会使未来的任务更容易发现任何“非常方便地带到地表”的熔岩中的生命,而不是必须钻穿数英里的冰层。“如果内部存在生命,这可能是一种采样方法。”
“冷”火山甚至在地球上也存在——例如,在加利福尼亚州圣巴巴拉海岸附近的一个小型沥青(碳氢化合物)火山。事实上,卡格尔说,“火山活动非常普遍”。它似乎存在于太阳系中各种成分的天体上。他说,超级地球,即那些在我们太阳系中似乎很丰富的类地大行星,很可能也有某种形式的火山活动。