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卡西尼航天器在土卫二的冰冷表面发现热量

这种南部纬度的增强彩色卡西尼视图在恩克拉多斯地区有蓝色的“老虎条纹”裂缝,横跨南极地区。 (点击查看完整图片)

em一项新发表的研究显示,土星冰冷的土卫二南极地区比冰冷的表面低几英尺,比预期的要暖和。这表明土卫二海域的液态水可能距离该地区仅几英里,比以前认为的更接近水面。 / em

在过去的十年中,国际卡西尼号的使命揭示了土星冰冷的月亮南部恩土德拉斯地区的激烈活动,温暖的裂缝排出了富含水分的喷气机,暗示着地下海。一项基于对该地区的微波观测的新研究表明,月球比其预计的温度低于其预期结冰表面几米。这表明,热量产生于极地地区的广阔区域,并在地壳下运输,而土卫二国家的液态水库可能只潜伏在几公里之下。

2005年,美国国家航空航天局/欧空局/卡西尼号任务的观测结果显示,土星第六大月亮恩克拉多斯南极将水汽和冰柱喷入太空。这些喷气机起源于所谓的“老虎条纹” - 在月球结冰的表面四处温暖的裂缝。这些飞机的含盐成分指向地下的液态海水,可能与土卫二的岩石核心相互作用,类似于木星的月亮Europa上存在的地下海洋。

许多卡西尼的恩克拉多斯传单一直致力于了解这个迷人的身体内部结构及其可能适用的水库。现在,基于2011年在近距离飞行中收集的数据进行的一项研究表明,月球的隐藏海面可能比以前认为的更接近地表。

“在这次飞行过程中,我们获得了第一次,也是唯一一次在微波波长下对土卫二南极的高分辨率观测,”来自LaboratoireAtmosphères,Milieux,观测空间(LATMOS)和凡尔赛圣昆廷大学的Alice Le Gall说道(UVSQ),法国。 Alice是卡西尼雷达仪器团队的副会员,也是新研究的首席科学家,今天发表于 em Nature Astronomy。 / em

“这些观察提供了一个独特的洞察表面下发生的事情。他们表明,我们调查的地表以下几米处,尽管冰川温度高达50-60 K,但比我们预期的温度要高很多:在某些地方,温度可能高达20 K,“她补充道,

“这不能仅仅解释为太阳照射的结果,在较小的程度上,土星的加热,所以必须有一个额外的热源。”

检测到的热量似乎位于较冷的霜层之下,因为在同一地区的红外观测中未发现类似的异常 - 这些探测表面的温度,但对下面的温度不敏感。

爱丽丝和她的合作者使用的观测资料覆盖了南极地区的一条狭长的弧形条带,长约500公里,宽25公里,位于虎条断裂以北50公里处。由于2011年飞越的操作限制,不可能自己获得对活动裂缝的微波观测。这有利于科学家观察土卫二的热异常地形远远超出老虎条纹。

老鹰条纹在土卫二南极。研究区域由彩色带表示。

“我们在微波波长处看到的热异常在三个与老虎条纹不同的裂缝中特别明显,只是目前它们似乎不是喷流的来源,”爱丽丝说。

这些看似休眠的裂缝位于温暖的地下海上点,形成了恩克拉多斯地质学的一个动态特征:在过去的历史中,月球可能在不同地点经历过几次活动。

即使观测结果只覆盖南极极地的一小块区域,整个地区很可能是温暖的,恩克拉多斯的海洋可能在冰冷的地表下只有2公里。这一发现与Ondrej Cadek领导的2016年出版的最近一项研究结果非常吻合,该研究估计了恩克拉多斯地壳的厚度。平均深度为18-22公里,南极的冰壳似乎减少到不到5公里。

爱丽丝和她的合作者认为地下热源与沿土星周围偏心轨道的月球潮汐周期有关。这会诱发地壳上的应力压缩和变形,导致断层和裂缝的形成,同时加热地表下层。在这种情况下,南极地区较薄的结冰地壳会发生较大的潮汐变形,从而释放更多的热量并有助于保持地下水为液态。

“这一发现为研究气体巨星行星冰冷卫星的可居住条件的出现开辟了新的视角,”ESA的卡西尼 - 惠更斯项目科学家Nicolas Altobelli说。

“如果恩克拉多斯的地下海面与本研究表明的地面距离很近,那么携带穿冰探测仪的月球的未来任务可能会发现它。”

出版物:A. Le Gall等人,“Enceladus南极地形地表下的热异常特征”,Nature Astronomy 1,文章编号:0063(2017); DOI:10.1038 / s41550-017-0063

来源:欧洲空间局;普雷斯顿公爵夫人,喷气推进实验室