“隱形”海洋世界:土衛一Mimas擁有內部海洋的證據被發現
美國西南研究院(SwRI)的一位科學家著手證明土星衛星Mimas是一顆冰凍的惰性衛星,但卻發現了令人信服的證據,即Mimas有一個液體的內部海洋。在美國宇航局(NASA)卡西尼號任務的最後幾天,該航天器在該衛星的旋轉中發現了一個奇怪的天平動或振盪,這通常指向一個能夠支持內部海洋的地質活躍體。
SwRI的Alyssa Rhoden博士說:“如果Mimas有海洋,它代表了一類新的小型’隱形’海洋世界,其表面不會暴露出海洋的存在,”她是冰衛星地球物理學專家,主要研究那些含有海洋的衛星,以及巨行星衛星系統的演變。
在過去的25年中,行星科學最深刻的發現之一是,在我們的太陽系中,岩石和冰層下有海洋的世界很常見。這樣的世界包括巨行星的冰衛星,如木衛二Europa、土衛六Titan和土衛二Enceladus,以及像冥王星這樣遙遠的行星。像地球這樣有表面海洋的世界必須位於與恆星的狹窄距離範圍內,以保持支持液體海洋的溫度。然而,內部水海洋世界(IWOWs)在更大的距離範圍內被發現,大大擴展了整個銀河係可能存在的宜居世界的數量。
Rhoden說:“由於Mimas的表面有嚴重的火山口,我們認為它只是一塊冰凍的冰塊。IWOWs,如Enceladus和Europa,往往是斷裂的,並顯示出其他地質活動的跡象。事實證明,Mimas的表面在欺騙我們,我們的新認識極大地擴展了我們太陽系及以外的潛在宜居世界的定義。”
潮汐過程將軌道和旋轉的能量以熱量的形式在衛星中消散。為了與從Mimas的天平動推斷出的內部結構相匹配,月球內部的潮汐加熱必須大到足以使海洋不被凍結,但小到足以維持一個厚厚的冰殼。利用潮汐加熱模型,研究小組開發了數值方法,為液態海洋上14至20英里厚的穩態冰殼創造了最合理的解釋。
“大多數時候,當我們創建這些模型時,我們必須對它們進行微調以產生我們所觀察到的東西,”Rhoden說。“這次內部海洋的證據只是從最現實的冰殼穩定性方案和觀察到的標度中跳出來。”
研究小組還發現,來自表面的熱流對冰殼的厚度非常敏感,這是一個航天器可以驗證的事情。例如,朱諾號航天器計劃飛經Europa,並使用其微波輻射計來測量這個木衛二衛星的熱流。這些數據將使科學家能夠了解熱流如何影響海洋世界的冰殼,如Mimas,隨著NASA的Europa Clipper 接近2024年的發射,這一點特別令人感興趣。
Rhoden說:“儘管我們的結果支持在Mimas內有一個存在的海洋,但要把這顆衛星的軌道和地質特徵與我們目前對其熱軌道演變的理解相協調是具有挑戰性的。評估Mimas作為一顆海洋衛星的地位將為其形成和演變的模型提供基準。這將幫助我們更好地了解土星環和中型衛星,以及潛在的可居住的海洋衛星的普遍性,特別是在天王星。Mimas是一個引人注目的繼續調查的目標。”