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科学家发现土卫六神秘热源与200公里巨冰层

时间:2012-12-6 9:28:09 点击:

  核心提示:腾讯科学讯(Everett/编译)据国外媒体报道,来自土星探测器的最新分析结果,斯坦福大学的科学家们对土星最大的卫星土卫六进行地形与引力场的探索,表明土卫六冰壳体是之前认为的两倍。图中描绘了由艺术家对...

腾讯科学讯(Everett/编译)据国外媒体报道,来自土星探测器的最新分析结果,斯坦福大学的科学家们对土星最大的卫星土卫六进行地形与引力场的探索,表明土卫六冰壳体是之前认为的两倍。图中描绘了由艺术家对土星和土卫六的构思,形象地描绘出土卫六在土星强大潮汐力作用下产生的影响。很早之前,科学家们就怀疑土卫六地壳下存在液态水的海洋,本项最新研究也暗示了土卫六存在内部热源,导致内部的某个深层区域并不是冰冻的环境,温度较为适宜。

艺术家绘制的土卫六在土星引力的作用下出现夸张的变形效果图

来自斯坦福大学地球物理学教授霍华德·泽伯克(Howard Zebker)在本周二于旧金山举行的美国地球物理联盟年会上公布了相关研究进展。泽伯克教授研究小组所分析的数据来自美国宇航局卡西尼号土星探测器自2004年以来的探测结果,雷达数据显示了土卫六的地形分布情况,通过对该天体引力场环境的测量,重新分析了地形与引力之间的关系。对科学家而言,土卫六似乎与地球存在许多相似之处,也拥有层状的内部结构,有点儿像洋葱的层状排列。

科学家认为土卫六可能有一个由冰和岩石混合物构成的核心结构,周围被冰冻的壳体和海洋所包围。核心位置的岩层(块)被认为包含着自太阳系形成以来所留下的放射性元素,正如地球的内核结构一样,当这些元素发生衰变时可以释放出大量的热量,这一因素是让土卫六拥有内部海洋的关键。由于土卫六是围绕土星公转,和我们的月球一样,这颗天体也是同步自转,也就是说自转与公转周期同步,只有一面朝向土星。

卡西尼号上搭载的引力探测仪可对土卫六与土星的引力环境测量,研究小组确认了土卫六转动惯量在本质上与天体内部物质厚度存在联系,因此可通过这一途径来计算土卫六内部结构。霍华德·泽伯克教授认为:“我们获得的土卫六照片显示内部岩石核心半径超过了2000公里,海洋深度位置在225至300公里左右,而且冰层厚度为200公里。”按照此前对土卫六内部结构的估计,冰层厚度为100公里左右。

很显然,最新的调查发现土卫六上存在更厚的冰层,而来自核心的能量应该比之前估计的要少。如果按照新的发现推测,一切似乎都相当简单,但是其中还有一个关键的因素:土卫六受到土星引力的强烈影响。事实上,土卫六不是一个真正的球体,在土星引力场作用下土卫六的形状被扭曲了,变成类似椭圆形状,在两极地区有些扁平。通过观测引力场的分布,科学家可以计算并绘制出土卫六的形状。但是最新的数据显示,土卫六的形状与引力模型预测的存在较大的出路。

这些意外的差异性使得土卫六的内部结构并非想象的那么简单,比如土卫六两极地区的物质密度要稍微大于赤道位置的物质密度。研究小组推测造成两处密度不均的因素在于冰层的状态,因为液态水的密度要比冰的密度大,由此得出土卫六两极内部的冰层厚度较于赤道而言较薄一些,反之可能存在的液态水层就相应较厚一些。科学家通过计算发现两极地区的平均厚度较小,而赤道位置的平均厚度较大,这也符合土卫六两极内部物质密度较大、赤道物质密度较小的结论。通过结合土卫六引力场和地形构造,可进一步推出该天体的冰层平均厚度约为200公里左右。

土卫六的表面冰壳厚度不同,内部热量的分布也会出现差异。但是这种变化不可能来自土卫六的内核,因为由该天体内部产生的热量在所有释放方向上基本是均匀的。泽伯克教授认为冰层厚度的变化可能土卫六公转轨道所致,因为它所运行的轨道并不是一个完美的圆形。来自土星潮汐力的影响不仅可改变土卫六的冰层分布,也会造成内部物质挤压而产生一定的热量,在这些因素作用下土卫六的内部环境显得较为复杂。

作者:佚名 来源:不详
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