科學家終於解開土衛二南極區域「虎斑條紋」之謎

2020-09-21 墨玫人工智慧

圖註：土衛二南極地形的增強彩色圖。圖中四條長長的平行裂縫就是「虎斑條紋」


騰訊太空訊 土衛二(Enceladus)直徑僅500千米，不到泰坦星的十分之一。科學家認為，土衛二外層冰殼下有「地下海」，而「地下海」又包裹著巖石內核。


土衛二南極區域有四條平行裂縫，名為「虎斑條紋」(tiger stripes)，水正是由裂縫中噴出。但這裡的裂縫和太陽系其他星球上的裂縫有些不同。


「我們想搞清一些問題。為何是在南極，而非其他地方，出現這些噴發活動？這些噴發活動為何能持續很長一段時間？最後，為何這些裂縫間隔這麼均勻？」加州大學戴維斯分校地球與行星科學助理教授馬克斯·魯道夫(Max Rudolph)說道。


圖註：卡西尼號任務的假彩色圖像顯示的藍色裂縫為「虎斑條紋」


據外媒報導，魯道夫和其同事，卡內基科學研究所的道格拉斯·海明威(Douglas Hemingway)以及加州大學伯克利分校的麥可·曼加(Michael Manga)，現在對土衛二「虎斑條紋」有了很好的解釋。


該研究小組利用數值模擬技術來了解作用在土衛二冰殼上的力。該發現已於12月9日發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)雜誌上。


土星引力對土衛二施加潮汐力，導致土衛二出現加熱及冷卻過程。這些力在兩極區域最強。


土衛二的冰殼在兩極最薄。當液態水在外層冰殼下凝固成冰時，其體積就會膨脹，對冰殼施加壓力直至外層開裂。


土衛二表面溫度約為零下200攝氏度，人們自然而然以為，一旦冰殼出現裂縫，很快就會被凍住。但是，南極的裂縫仍然敞著，並且還一直延伸至下面的液體海洋。


魯道夫說，這是因為土星引力產生的潮汐力使裂縫內的液態水四處流動，並以熱的形式釋放能量。這樣就能防止裂縫凍結。


南極裂縫，是對土衛二冰殼的「卸壓」，這樣，其他地方，如北極區域，就不會出現新的裂縫。與此同時，南極裂縫中湧出的水，回落時又成了冰，堆在裂縫邊緣，使邊緣往下壓了一點。


正是這種下壓導致附近冰層發生彎曲。根據冰層特性，經研究人員計算，恰好在大約35千米外，出現了新的平行裂縫。


「我們的模型解釋了裂縫間規則的間距問題，」魯道夫說道。


圖註：卡西尼號在可見光下拍攝的土衛二。圖示南極區域，至少有四股水冰噴湧而出


那為什麼泰坦星、木衛二等衛星沒有類似的裂縫條紋呢？第一條裂縫形成後，能不能出現更多平行的「虎斑條紋」，取決於兩個主要因素：冰殼的厚度和星球的引力。


研究人員稱，土衛二恰好擁有這些因素的正確組合，因此形成了獨特的「虎斑條紋」。

（翻譯：羽佳；審核：喬輝）

--------------完-----------------

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