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太阳系中那些神秘的地下海洋:木卫二喷涌间歇泉

http://finance.sina.com   2020年09月10日 18:34   北京新浪网

  新浪科技讯 北京时间9月11日消息,据国外媒体报道,在大部分人的认知中,液态水通常与地球联系在一起,然而在太阳系的其他星球上,也存在着体量惊人的液态水。

  地球位于太阳系的适居带内。在天文学上,适居带指的是行星系中适合生命发展的区域,液态水可以在该区域的天体表面存在。在这个区域以外,无论是行星、矮行星还是卫星,其表面的水要么蒸发,要么被冻成固体。不过,这并不意味着这些星球上没有液态水,科学家发现,有相当数量的液态水就隐藏在这些星球的表面之下。当然,想要发现它们并不容易,科学家们必须使用各种先进的探测技术。

  木卫二(欧罗巴)

  在木星的卫星木卫二(Europa,又称“欧罗巴”)冰冷的表面下,存在着一个温暖的水世界。使这些水保持液态的,不是太阳的热量,而是木星施加的引力。

  2011年,哈勃太空望远镜发现了从木卫二表面喷涌而出的间歇泉,这成为该卫星存在地下海洋的证据。这些喷泉中,最高的达到了200公里的高度。有趣的是,早在1997年,美国国家航空航天局的伽利略号探测器就穿过了其中一股喷流,但研究人员直到最近才知道这一点。

  木卫二的最主要特征便是布满星球表面的暗色条纹,这被称为“混沌地形”,由冰层碎裂、冰块旋转倾斜后再度凝固而成。有研究者认为,木卫二的表面特征是由靠近低纬度地区的地下水流动造成的。这颗卫星偶尔还会经历构造变化,可能将物质带到下面的海洋中。由于冰下海洋的存在,木卫二也被认为是太阳系中最适合孕育原始生命的星球之一。

  木卫三

  木星最大的卫星木卫三(Ganymede,又称盖尼米德)也不甘落后,它似乎也拥有一个隐藏在表面之下的海洋世界。在2015年,美国国家航空航天局的科学家就记录了木卫三奇怪的振动模式,并以此作为其拥有地下海洋的证据。计算表明,这颗太阳系中体积最大的卫星具有深达100公里的海洋,液态水非常丰富。作为参考,地球上的海洋深度不超过10公里。

  土卫二

  另一个地下海洋存在于土星的卫星土卫二(Enceladus,又称恩克拉多斯)上。与木卫二一样,这颗雪球般的卫星偶尔也会向太空喷射水柱。美国国家航空航天局的卡西尼号轨道飞行器探测到了来自这些间歇泉的盐和硅尘痕迹,这表明其冰壳下发生着复杂的化学过程。卡西尼号还在土卫二的南极区域观察到4条次级平行想,称为“虎皮条纹”。观测表明这些条纹是中央破裂的低土坎,有着较高的温度,显示有冰火山出现在条纹的中心。

  液态水可能已经在土卫二上存在了数十亿年,而且集中在南半球。土卫二的液体层大约有8到10公里深,其所含的水量大约和北美洲五大湖中最大的苏必利尔湖一样多。

  土卫二环绕土星的高度椭圆轨道,以及随之而来的潮汐力使其岩石内核保持活跃,具有较高的温度。该内核由硅酸盐构成,高温且多孔,有助于进行复杂的化学反应。有研究者认为,这种反应或许能支持生命的存在。事实上,科学家在这颗迷人的卫星上已经探测到了有机分子,但还需要进一步研究以寻找微生物存在的证据。

  矮行星谷神星

  小行星带中的矮行星通常不会与液态水联系在一起,但谷神星(Ceres)的情况有些特别。最近的发现表明,这可能是一个有水的世界。然而,不同于环绕木星和土星的冰冷卫星,谷神星没有气态巨星的潮汐作用来保持其液态内核的温度。据推测,谷神星的地下海洋可能是在大约2000万年前,受到一颗小行星撞击后形成的。在当时形成的欧卡托撞击坑内部,出现了几个突出的亮斑。

  这次撞击产生的热量早已消失,但谷神星上的水由于含盐量高,一直处于泥泞状态。有时,这些水被迫浮出表面,留下高度反光的沉积物。这颗矮行星的内部可能存在一层液态水,位于表面下约40公里处,有数百公里宽——考虑到谷神星只有950公里宽,这样的水体是相当可观的,或许已经可以称为海洋。

  火星

  火星表面曾经有广阔的海洋和湍急的河流,但现在大部分的水都已消失,散逸到了外太空。今天火星上仍然存在着一些水,但几乎全是冰的状态。不过,2018年的研究表明,在这颗红色星球的南极冰帽附近,可能还存在一些稳定的液态水。

  欧洲空间局的“火星快车号”(Mars Express)探测器利用“地表下探测雷达/高度仪”(MARSIS)对火星表面下的组成进行了探测,显示出一个直径为20公里的奇特地下结构。意大利科学家根据探测到的物理特性,指出这可能意味着液态水的存在,而这些液态水可能呈现为盐水池或充满土壤的污泥。对于未来的火星探险者来说,这可能是个好消息,因为液态水在这颗红色星球上将是一种稀缺资源。

  冥王星

  根据今年早些时候发表的一项研究,矮行星冥王星可能也有一个地下海洋。美国国家航空航天局的“新视野”号探测器传回的数据显示,冥王星具有一个异常活跃的表面。自2015年新视野号的历史性飞掠以来,科学家们一直在研究这颗矮行星的表面。

  冥王星在形成之初似乎经历了高温,使得它能够维持早期的地下海洋。随着时间的推移,这些液体逐渐冻结和膨胀,冥王星的表面也开始膨胀和破裂。直到今天,冥王星冰冻的表面下仍可能存在一些液态水,其形成过程类似于谷神星。

  “冰巨星”天王星和海王星

  难以置信的是,在太阳系的两颗冰巨星——海王星和天王星——的大气层中也可能存在液态海洋。当然,这一说法还没有被证实,但2007年的研究表明这是可能的。液态水可能存在于这两颗行星的深处,那里或许具有合适的温度和大气压。根据美国国家航空航天局的说法,如果海王星和天王星上真的存在海洋,那么这个海洋可能会占到它们总质量的三分之二。

  沃斯托克湖

  将南极洲的沃斯托克湖列进来似乎有些不妥,但这个冰下湖可以说是地球上最神秘的水体。沃斯托克湖是南极洲最大的地下湖泊,位于南极东部冰盖下约3770米处。它长260公里,宽50公里,和五大湖中的安大略湖相当。该湖的最大深度约500米。更令人难以置信的是,这个湖位于4公里厚的冰层之下。

  据估计,沃斯托克湖的水体非常古老,大约在一百万年前形成。有研究者认为,沃斯托克湖的环境与木卫二非常相似,因此假如能在沃斯托克湖中发现生命存在,或许能够为“木卫二冰下海洋是否存在生命”的争论提供有力证据。

  沃斯托克湖形成于1400万年前,它的水已经与世界其他地方隔绝了大约100万年。因此,该湖泊为科学家研究古代生态系统提供了一个独特的环境,因为这片水域可能含有人类从未见过的物种。更重要的是,沃斯托克湖可以作为木卫二和土卫二的良好类比,它们的冰壳下也有水体。(任天)

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