土卫二存在巨大“地下海”。图片来源:NASA
通过研究卡西尼号探测器飞越过程中发现的微弱异常现象,行星科学家们日前发现土星卫星土卫二的南极下方埋藏着一个巨大的海洋。这一研究成果将有助于解释之前观测到的间歇泉现象,并且使土卫二成为太阳系中第四个拥有海洋的天体,从而意味着它有可能是孕育生命的潜在摇篮。
2005年,美国宇航局(NASA)的卡西尼号探测器在这颗直径500千米天体的南极发现了喷射的水汽和冰的混合物,即冰屑间歇泉。这一发现表明很可能存在水源:一个覆盖在土卫二南半球的10千米厚的水层(类似于马里亚纳海沟的深度),同时伴有一个30到40千米的冰帽。
“所有一切都符合我们长期以来研究的结果。”并未参与该项研究的科罗拉多州博尔德市空间科学研究所行星科学家Carolyn Porco说,“这是一个伟大的证明。”
这一发现增加了土卫二可能蕴藏地外生命的可能性。科学家描绘了这样一幅场景:土星引力通过潮汐的形式为土卫二内部的水提供了能量。一些水上涌并贯穿卫星内部冰壳的裂缝,携带有机分子和其他有利于生命的物质到达天体表面并进入太空。迄今为止,卡西尼号探测器已经观测到101次间歇泉喷发事件,并在其构成中发现了有机分子和盐分。
纽约州伊萨卡市康奈尔大学的行星科学家Jonathan Lunine表示:“这一发现为我们提供了证据,表明存在一个为喷射提供原料的更大的、更长久的水库。”他与同事在4月4日出版的《科学》杂志上报告了这一研究成果。
天文学家利用卡西尼号探测器2010年至2012年期间3次近距离观测土卫二获得的数据,分析确定了土卫二的引力场。研究发现,土卫二的引力场存在“引人注目的不对称性”,其中南极的引力较弱,但又大于根据其地形计算得出的数值。他们认为,“起到弥补性作用”的是南极表面下的液态水,因为水的密度大于冰,形成的引力也大于冰。项目组成员之一、帕萨迪纳市加州理工学院地球物理学家David Stevenson表示:“以自然的方式实现这一切需要一层水体,因为水的密度更大。”
进一步的分析认为,该“地下海”位于土卫二南极30至40公里厚的表面冰层之下,其厚度约为10公里,并延伸至南纬50度左右。Stevenson说:“这意味着它的面积与地球上的第二大湖苏必利尔湖相当甚至更大,但要深得多。”
主持该项研究的意大利罗马智慧大学航空工程师Luciano Iess表示,现在还不清楚为什么土卫二的水体似乎都集中于南半球。
另一个问题则是土卫二上的海洋到底存在了多长时间——是在太阳系诞生之初便已形成,还是最近形成的;是在缓慢冻结“等死”,还是注定要持续很长一段时间。由于距离太阳约15亿公里,因此土卫二很难保持自身的温度。其表面温度通常为寒冷的零下200摄氏度左右,因此其他能量,例如来自潮汐力的摩擦加热必定参与其中。
研究还显示,土卫二“地下海”的海底可能是硅酸盐岩石,这意味着此地环境适合复杂的化学反应,包括那些可能创造了类似早期地球环境的化学反应。
此外,科学家认为,与土卫二相似的木星的卫星木卫二也可能存在“地下海”。Stevenson说,研究这两颗卫星有助了解太阳系中的宜居环境。太阳系中肯定还有其他水资源充足的星球。