研究稱冰層之下的土衛二海洋似乎具有類似地球的洋流活動
據外媒報導,埋藏在20公里冰層之下的土星衛星之一土衛二的地下海洋,似乎具有類似於地球的洋流活動。這一理論是從土衛二冰殼的形狀得出的,它挑戰了目前認為土衛二全球海洋是同質的想法。
土衛二是一個直徑約500公里的小冰球(約為地球衛星直徑的1/7),是土星的第六大衛星。儘管它的體積很小,但土衛二在2014年吸引了科學家的注意,當時卡西尼號航天器飛越發現了它的大型地下海洋的證據,並從南極的冰層裂縫中的噴泉狀噴發中取樣取水。它是太陽系中為數不多的有液態水的地點之一(另一個是木星的衛星歐羅巴),使它成為天體生物學家尋找生命跡象的目標。
土衛二上的海洋與地球的海洋幾乎完全不同。地球的海洋相對較淺(平均3.6公里深),覆蓋了地球表面的四分之三,頂部受太陽光照射較暖,而靠近海底的深處則較冷,而且洋流受風的影響;與此同時,土衛二上似乎有一個橫跨全部星球、完全在地表下的海洋,至少有30公里深,頂部靠近冰殼的地方被冷卻,底部則受月球核心的熱量加熱。
儘管它們存在差異,但加州理工學院研究生Ana Lobo提出,土衛二上的海洋具有類似於地球上的洋流。這項工作建立在卡西尼號的測量結果以及環境科學與工程教授Andrew Thompson的研究基礎上,Thompson一直在研究冰和水相互作用的方式。
土衛二的海洋和地球的海洋有一個重要的特徵:它們都是鹹的。而3月25日發表在《自然-地球科學》上的研究結果表明,鹽度的變化可以作為土衛二上海洋環流的驅動力,就像它們在環繞南極洲的地球南大洋中的作用一樣。
Lobo和Thompson與JPL的Steven Vance和Saikiran Tharimena合作,加州理工學院為NASA管理這項工作。
卡西尼號的引力測量和熱量計算已經表明,冰殼在兩極比赤道更薄。Thompson說,兩極的薄冰區域可能與融化有關,赤道的厚冰區域與凍結有關。這影響了洋流,因為當鹹水結冰時,會釋放出鹽分,使周圍的水更重,導致其下沉。在融化的區域則會發生相反的情況。
“知道了冰的分佈,我們就可以對洋流模式進行約束,”Lobo解釋說。基於Thompson對南極洲的研究,一個理想化的計算機模型表明,由冰層結構確定的冰凍和融化區域將由洋流連接。這將形成極地到赤道的環流,影響熱量和營養物質的分佈。
“了解地下海洋的哪些區域可能是我們所知的最適合生命的區域,有一天可以為尋找生命跡象的努力提供信息,”Thompson說。