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新研究:在土卫二南极的“虎纹”图案之谜最终被破解!

前瞻网 2019-12-10

土卫二在南极有一个奇怪的平行 " 虎纹 "。 ( 图片:NASA/JPL/Space Science Institute )

最近,一项发表在《自然天文学》杂志上的新研究解决了土卫二恩克拉多斯上的 " 虎纹 " 之谜。

自从 NASA" 卡西尼 " 号宇宙飞船对土卫二进行了详细观测以来,科学家们一直对土卫二非常感兴趣。通过卡西尼号的数据,科学家们在土卫二上发现了一个冰冷的地下海洋,并且还在土卫二的南极发现了奇怪的虎纹标记,这与太阳系中的其他任何地方都不一样。土卫二地下海洋的冰冻物质会通过土卫二表面的这些条纹 ( 或者说裂缝 ) 喷出太空之中。

研究的第一作者道格 · 海明威 ( Doug Hemingway ) 在一份电子邮件声明中说:" 这些条纹在卡西尼号前往土星时被首次发现,这与我们太阳系中已知的其他任何东西都不一样。" 它们长大约 130 公里,相互平行,彼此之间间隔均匀,间隔约 35 公里宽,而且它们还会不停地向外喷发出水冰,这使得它们非常有趣。其他的冰冻行星或者卫星都没有类似这样的东西。"

在这项新的研究中,海明威和他的同事,加州大学戴维斯分校的马克斯 · 鲁道夫 ( Max Rudolph ) 以及加州大学伯克利分校的迈克尔 · 芒格 ( Michael Manga ) ,利用模型揭示了在土卫二造成并维持这些裂缝的物理力量。除此之外,研究小组也很想弄清楚为什么这些裂缝会间隔均匀地分布在土卫二的南极,而且只在土卫二的南极出现。

土卫二并不是冻结的固态卫星,它围绕土星运行的偏心轨道所引起的引力变化会使它略微伸展。研究人员发现,这种变形会导致土卫二两极的冰盖变得更薄,更容易裂开。这使得研究人员得出结论认为,构成这些虎纹的裂缝有可能会在土卫二的两极形成,只是土卫二的南极最先裂开罢了。

他们还发现,这些条纹之所以是平行,是因为第一道条纹 ( 以巴格达市命名 ) 在裂开之后仍然保持着裂开的状态,海水从第一条裂缝喷涌出来之后,喷流会冻结并回落到地表,这些冰和雪就会沿着第一条裂缝的边缘堆积,冰雪重量会逐渐增加压力,导致另外三条平行裂缝形成。

鲁道夫在声明中说:" 我们的模型解释了裂缝的规则间距。" 他进一步解释说,在冰雪物质落到第一条裂缝边缘之后,它们的重量 " 导致冰盖出现弯曲,刚好足以引发 35 公里 ( 22 英里 ) 之外的平行裂缝。"

他们还发现,这些裂缝之所以仍然保持打开和继续喷发,部分原因是由于土星引力的潮汐效应影响,土星引力的潮汐效应会随着土卫二的奇怪轨道而改变,土卫二的裂缝也会继续变宽变窄,将水引入裂缝当中,这就使得这些裂缝永远都不会闭合起来。

海明威说:" 土卫二的深海深受天体生物学家的喜爱,而正是因为这些裂缝,我们才得以对土卫二的深海进行取样和研究,我们认为,了解形成和维持这些裂缝的物理力量非常重要。我们对土卫二冰壳物理效应的建模也指出了一个或许可以解释这些特殊条纹的潜在独特过程。"

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