土星卫星土卫六上的神秘“湖”

2020年3月27日 0 作者 atuo

土星的卫星土卫六是充满液态碳氢化合物的海洋和湖泊的故乡,但表面上的凹陷是什么形成的呢?一项使用来自NASA和欧洲航天局(ESA)卡西尼号联合任务的数据进行的新研究表明,月球表面的溶解过程类似于在地球上形成坑洞的过程。

除地球外,土卫六是太阳系中唯一已知拥有地表湖泊和海洋的物体,这是卡西尼号航天器观测到的。但是在土卫六的严酷表面温度下(大约为华氏292度(摄氏180度)),液态甲烷和乙烷而不是水在土卫六的碳氢化合物当量中占主导地位。

卡西尼号确定了甲烷和乙烷填充的两种凹陷,它们在土卫六两极附近都具有独特的特征。宽阔的海洋覆盖数百英里(或几千米),深达数百英尺(或几米),由分支状的类似河道的河水喂养。还有许多较小,较浅的湖泊,其边缘呈圆形,且陡壁通常在平坦区域发现。卡西尼号还观测到许多空旷的凹陷。

湖泊通常与河流无关,被认为是由地下的降雨和液体填充的。在30年的季节性土星和土卫六周期中,一些湖泊又充满并干dry。但是,人们最初对究竟是什么原因导致了容纳湖泊的洼地的最初了解甚少。

最近,一组科学家转向我们的家乡星球寻求答案。他们发现土卫六的湖泊让人联想到地球上所谓的岩溶地貌。这些是陆地景观,是由于地下水中溶解性岩石(例如石灰石和石膏)的侵蚀以及降雨渗透到岩石中而造成的。随着时间的流逝,这会导致一些特征,例如潮湿气候中的下陷和洞穴,以及气候更加干旱的盐田。

产生此类特征的侵蚀速率取决于各种因素,例如岩石的化学性质,降雨速率和地表温度。尽管土卫六和地球之间所有这些方面都明显不同,但研究人员认为其潜在过程可能出奇地相似。

欧洲航天局的托马斯·科内特(Thomas Cornet)领导的一个小组计算了泰坦表面的碎片溶解形成这些特征所花费的时间。他们假设表面覆盖有固体有机材料,并且主要的溶解剂是液态烃,并考虑了当今泰坦气候模式。

科学家们发现,在土卫六相对多雨的极地地区形成300英尺(100米)的凹陷大约需要5000万年,这与月球表面的年轻年龄相吻合。

Cornet说:“我们将土卫六上液态烃中有机物的侵蚀速率与地球上液态水中碳酸盐和蒸发矿物的侵蚀速率进行了比较。” “我们发现泰坦的溶解过程比地球慢了30倍,这是因为泰坦的年长更长,而且它仅在泰坦的夏季下雨。不过,我们认为,溶解是泰坦景观演变的主要原因可能是其湖泊的起源。”

此外,科学家们计算出在低纬度地区形成降雨的湖泊低谷所需的时间。3.75亿年的更长的时间尺度与这些地理位置相对不存在萧条相一致。

“当然,存在一些不确定性:土卫六表面的组成并没有受到严格的限制,长期降水模式也没有,但我们的计算仍与我们今天看到的土卫六相对年轻的十亿年特征一致。表面。” Cornet说。

ESA卡西尼项目科学家Nicolas Altobelli表示:“通过将土卫六的表面特征与地球上的实例进行比较,并应用了一些简单的计算,我们发现了类似的整地过程可能在非常不同的气候和化学条件下运行。” “这是我们的星球与外部太阳系中十亿公里以外的动态世界之间的一次很好的比较研究。”