本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
两项新的研究揭示了更多关于土星非凡的冰卫星土卫二上正在发生的事情。
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土卫二直径约 500 公里,是一颗微小的天然卫星。但在科学发现方面,它却远超其尺寸所限。
自 2005 年美国宇航局的卡西尼号任务近距离观察这颗冰封卫星以来,我们就知道它会将内部物质喷射到太空——帮助形成了土星巨大的 E 环。这种活跃的低温火山活动似乎指向土卫二南极区域的地下“袖珍海洋”(我们可能会不太客气地称之为湖泊)。随着时间的推移,越来越多的证据表明,这个内部水体曾经——或许现在仍然——与富含矿物质的岩石核心直接接触。
卡西尼号的观测表明,土卫二类似间歇泉的喷射物中不仅仅含有水。E 环物质中似乎存在钠盐,而对间歇泉本身的飞掠测量则暗示存在简单的碳化合物。
现在,Glein、Baross 和 Waite 在《地球化学与宇宙化学学报》上发表的一项新研究,将详细的化学模型应用于卡西尼数据的约束条件,以探究内部水体必须是什么样的。结果表明,它必须含有大量的普通氯化钠(食盐)和大量的碳酸钠——类似于地球上一些化学极端环境,如加利福尼亚州的莫诺湖。
这个“苏打海洋”也应该是强碱性的——pH 值在 11 到 12 之间。它是如何变成这样的呢?如果地球海洋是一个很好的代表,那么这些条件表明存在一种称为蛇纹石化的过程,其中富含铁和镁的原始地幔物质与水发生反应。科学家们还指出了蛇纹石化作用一个非常理想的副作用——产生分子氢,分子氢可以作为地球深海微生物群类似物生活在深渊领域的强大能源。
问题是我们尚不清楚这种化学活动是否正在进行,或者土卫二可能存在的苏打海洋是否仅仅是过去时代的遗迹。
但是,在地表之上仍然有很多活动。 Spitale 等人在《自然》杂志上发表的一项新研究,以巧妙而逆向的角度审视了著名的间歇泉,并认为在许多情况下,这些更可能是沿着月球南端的巨大虎纹裂缝喷发的片状或幕帘状物质,而不是物质的“喷流”。
简而言之,幕帘状喷发可能会对观察者产生光学错觉——在本例中是卡西尼号图像。视角和表面裂缝的弯曲几何形状可能会共同增强沿垂直方向物质的亮度,从而产生明亮喷流的错觉——就像波浪状的窗帘可能看起来有垂直条纹一样。
如果正确的话,这意味着我们可以更好地掌握产生这些爆发的物理条件。片状或幕帘状的性质与地表下水蒸气的形成方式有关,例如在内部海洋上方的较小或较大的洞穴状空腔中。
这两项研究都有助于增进我们对小小的土卫二的理解,并进一步巩固其作为太阳系探索和在其他地方寻找生命的最有趣和最重要的目标之一的地位。