NASA發現土衛二的地底下有一塊異常溫暖區

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根據美國太空總署(NASA)的卡西尼(Cassini)太空船的微波觀察,一項新研究顯示,土星冰凍的月亮土衛二(Enceladus)的南極地區,就在地表以下幾英呎地方的溫度比預期的還高。暗示著土衛二地表之下的海洋,可能潛伏在地下只有幾英哩的地方,比以前所認為的更接近地面。

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這張加強色彩的土衛二照片主要是南半球,包括在照片底部的南極地形。在一些地方的遠古時代隕石坑仍然保持有點原始,但在其他地方就明顯鬆散。向北延伸的的裂縫,撕裂了南半球,有可能是由於土衛二的自轉速度改變,以及由於土衛二形狀變平所造成的。南極地形的特徵是一群顯目的’藍色’裂縫,以及被一連串明顯的連續地形起伏和山脊所包圍,證明了在土衛二內部的力量還沒有平靜下來。這個馬賽克圖案是從卡西尼太空船在2005年3月9日和7月14日接近土衛二期間,拍攝到的21張假彩色畫面所製成的。使用對紫外線(UV)、可見光和紅外線(IR)靈敏的濾鏡(波長跨越338奈米到930奈米)來拍攝,然後把照片結合起來,創造出個別的畫面。 NASA / JPL / Space Science Institute.

土衛二是土星第六大衛星,是一個活躍的世界。

在2005年,卡西尼太空船第一次見證到富含水的噴射物從南極附近4個所謂’老虎條紋(tiger stripe)’的異常溫暖的裂縫噴出。這些有鹽分成分的噴射物指出在地下的液態水海洋可能與土衛二的岩石核心相互作用,類似於被認為存在於木星的月亮歐羅巴(Europa)的地下海洋。

卡西尼太空船多次接近土衛二的飛行,一直致力於了解這個迷人天體的內部結構,以及可能適合居住的蓄水庫。

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現在,根據2011年11月的近距離飛行期間,卡西尼太空船的RADAR系統所收集到的數據,一項研究指出,土衛二的地下海洋可能比之前所認為的更接近地表。

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來自法國「大氣、環境、太空觀測實驗室(Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales,LATMOS)」以及聖康丁昂伊夫利納-凡爾賽大學(Université Versailles Saint-Quentin)的研究首席作者Alice Le Gall博士說:「在這次的接近飛行期間,我們以微波的波長得到第一個,但不幸的是,唯一的土衛二南極的高解析度觀察。」

這些研究人員說:「在離地面311英哩(5百公里)的距離,卡西尼太空船的RADAR儀器拍到一張照片,並且記錄到一個弧狀區域的2.2公分波長熱放射。這個弧狀區域長311英哩以及寬15.5英哩(25公里),中心在南緯63度(63°S)和西經295度(295°W),而且是位在被確定為土衛二噴射物源頭的熱活躍’老虎斑紋’北方19到31英哩(30到50公里)處。」

Le Gall博士補充:「這些觀察顯示,我們調查的地區的地表下最初幾英呎,雖然是在冰冷的凱氏50度到60度,但比我們預期要溫暖得多:在某些地方可能更暖活凱氏20度。」

「這不能只被解釋為太陽照明的結果。土星的加熱,在較小程度上,一定是一個額外的熱源。」

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被偵測到的熱,好像是位在更冷的冰凍層下,因為在相同區域的紅外線觀察,並沒有發現到類似的異常現象。這些地表溫度的探測,對地表下方並不靈敏。

Le Gall博士說:「我們在微波波長看到的熱異常現象,在3條與老虎斑紋不同的裂縫上方特別明顯,但在那時候它們似乎不是噴射物的源頭。」

位於溫暖的地下海洋上方的這些似乎是休眠的裂縫,指出一個土衛二的地質動態特性:這顆冰冷月亮的過去歷史,可能在不同的位置經歷過幾次活動事件。

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即使這些觀察只涵蓋一小片南極地區,很可能整個地區的下方都是溫暖的,而土衛二的海洋可能在冰冷的地面下只有1.2英哩(2公里)。

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土衛二南極地形的主動和被動雷達觀察立體攝影極地投影(stereographic polar projection)。 左邊:由卡西尼太空船的科學影像子系統(Imaging Science Subsystem,ISS)所產生的彩色馬賽克圖案覆蓋在RADAR照片上。右邊:可見光的ISS馬賽克圖案覆蓋在表面溫度亮度圖上。A. Le Gall et al, doi: 10.1038/s41550-017-0063.

這一項發現與2016年的研究的結果相當一致,2016年的研究估計土衛二地殼的厚度。由於平均深度為11.2英哩到13.7英哩(18公里到22公里),在南極的冰殼似乎減少到不到3.1英哩(5公里)。

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Le Gall博士和共同作者認為,地下熱源與圍繞土星的不正圓軌道的土衛二潮汐週期有關。

這個潮汐引起地殼的應力壓縮和變形,導致斷層和斷裂的形成,同時加熱了地表下層。

在這種情況下,南極區域的較薄冰殼受到較大的潮汐變形的影響,轉而釋放更多的熱,促成地面下的水保持液體形式。

這項研究成果在本週網路發表在自然天文學(Nature Astronomy)期刊

「語音合成由賽微科技提供」

來源:SCI News