研究人員發現，土星最大衛星上的波浪活動可能足以侵蝕湖泊和海洋的海岸線。麻省理工學院的研究人員透過模擬實驗表明，土星最大衛星土衛六的海岸線是由海浪形成的。這項發現建立在美國太空總署卡西尼號太空船拍攝的圖像基礎上，卡西尼號太空船首次證實了土衛六甲烷和乙烷體的存在。了解這些波浪是如何侵蝕海岸線的，有助於深入了解土衛六的氣候和未來海洋的演變。

在土衛六表面，麻省理工學院地質學家的模擬結果表明，土星最大衛星土衛六上的湖泊和海洋是由海浪侵蝕形成的。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

土衛六是土星最大的衛星，也是太陽系中目前唯一擁有活躍河流、湖泊和海洋的行星。這些異世界的河流系統被認為充滿了液態甲烷和乙烷，它們流入寬闊的湖泊和海洋，有些甚至與地球上的五大湖一樣大。

2007 年，美國國家航空暨太空總署卡西尼號太空船拍攝的影像證實了土衛六上存在大型海洋和小型湖泊。從那時起，科學家開始仔細研究這些影像和其他影像，尋找月球神秘液體環境的線索。

現在，麻省理工學院的地質學家研究了土衛六的海岸線，並透過模擬顯示，月球上的大海洋很可能是由海浪形成的。到目前為止，科學家根據土衛六表面的遙感影像，發現了間接的、相互矛盾的波浪活動跡象。

土衛六的湖泊麻省理工學院的研究人員利用模擬技術研究了土衛六海岸線的侵蝕情況，發現土衛六最大的衛星上有活躍的河流、湖泊和海洋，很可能是由海浪形成的。資料來源：美國國家航空暨太空總署

麻省理工學院的研究團隊採用了不同的方法來研究土衛六上是否存在波浪，他們首先模擬了地球上湖泊的侵蝕方式。然後，他們將模型應用於土衛六的海洋，以確定卡西尼號影像中的海岸線是由哪種形式的侵蝕造成的。他們發現，海浪是最有可能的解釋。

研究人員強調，他們的結果並不是最終結果；要證實土衛六上有波浪，需要對月球表面的波浪活動進行直接觀測。

麻省理工學院地球、大氣和行星科學塞西爾和艾達-格林教授泰勒-佩倫（Taylor Perron）說：”根據我們的研究結果，我們可以說，如果土衛六海域的海岸線受到侵蝕，那麼海浪很可能是罪魁禍首。 “

模型景觀範例，從河谷被洪水淹沒的海岸線（左）開始，被海浪侵蝕（右上）或均勻侵蝕（右下）。圖片來源：研究人員提供

佩倫和他的同事們，包括第一作者羅斯-巴勒莫（前麻省理工學院-伍茲霍爾海洋研究所聯合計畫研究生、美國地質調查局研究地質學家），將在即將出版的《科學進展》（Science Advances）雜誌上發表他們的研究成果。他們的合著者包括麻省理工學院研究科學家傑森-索德布洛姆（Jason Soderblom）、麻省理工學院前博士後薩姆-伯奇（Sam Birch，現為布朗大學助理教授）、伍茲霍爾海洋研究所的安德魯-阿什頓（Andrew Ashton）和康乃爾大學的亞歷山大-海斯（Alexander Hayes）。

自從卡西尼號發現土衛六表面有液體以來，土衛六上是否存在波浪一直是個頗具爭議的話題。

帕勒莫說：「一些試圖尋找海浪證據的人沒有看到任何海浪，他們說，『這些海面平滑如鏡』。其他人說，他們確實看到液體表面有些粗糙，但不確定是否是波浪造成的。

了解土衛六海域是否有波浪活動，可以為科學家提供有關月球氣候的信息，例如可以掀起這種波浪的風的強度。波浪資訊還可以幫助科學家預測土衛六海域的形狀可能會如何隨時間演變。

佩倫說，研究小組並沒有在土衛六的圖像中尋找波浪狀特徵的直接跡象，而是”另闢蹊徑，透過觀察海岸線的形狀，來判斷是什麼侵蝕了海岸”。

土衛六的海洋被認為是在不斷上升的液體淹沒了河谷縱橫交錯的地形後形成的。研究人員對接下來可能發生的三種情況進行了歸納：沒有海岸侵蝕；由海浪驅動的侵蝕；以及”均勻侵蝕”，即由”溶解”（液體被動地溶解海岸的物質）或海岸在自身重量的作用下逐漸剝落的機制驅動。

研究人員模擬了三種情況下各種海岸線形狀的演變過程。為了模擬波浪驅動的侵蝕，研究人員考慮了一個名為”fetch”的變量，它描述了從海岸線上的一點到湖泊或海洋對岸的物理距離。

“波浪侵蝕受波浪高度和角度的影響，”巴勒莫解釋。 “我們用風口來估算波浪的高度，因為風口越大，風能吹過的距離就越長，波浪也就越大。”

為了測試三種情況下的海岸線形狀有何不同，研究人員首先模擬了一個邊緣有洪水河谷的海域。對於波浪驅動的侵蝕，他們計算了海岸線上每一點到其他每一點的距離，並將這些距離轉換成波浪高度。然後，他們進行模擬，觀察波浪如何隨著時間的推移侵蝕起始海岸線。他們將此與同一海岸線在均勻侵蝕作用下的演變進行了比較。研究小組對數百種不同的起始海岸線形狀重複進行了這種比較建模。

他們發現，根據不同的基本機制，末端形狀也大不相同。最值得注意的是，均勻侵蝕產生了膨脹的海岸線，即使在被洪水淹沒的河谷中，海岸線也會均勻地向四周拓寬，而波浪侵蝕則主要使海岸線暴露在長取水距離中的部分變得平滑，使被洪水淹沒的河谷變得狹窄和粗糙。

佩倫說：”我們有相同的起始海岸線，我們看到在均勻侵蝕和波浪侵蝕的情況下，最終的形狀是完全不同的。由於河谷被洪水淹沒，它們看起來都有點像會飛的意大利麵條怪，但這兩種侵蝕產生的終點卻截然不同。

研究小組將他們的模擬結果與地球上的實際湖泊進行了比較，從而檢驗了他們的研究結果。他們發現，已知受到海浪侵蝕的地球湖泊與受到均勻侵蝕（如石灰岩溶解）影響的湖泊在形狀上有相同的差異。

他們的建模揭示了清晰、特徵明顯的海岸線形狀，這取決於它們的演化機制。研究小組於是想知道在這些特徵形狀中，土衛六的海岸線會分佈在哪裡呢？

他們特別關注了土衛六最大、地圖最清晰的四個海域：克拉肯海（Kraken Mare）的大小與里海相當；萊吉亞海（Ligeia Mare）比蘇必利爾湖大；彭加海（Punga Mare）比維多利亞湖長；安大略海（Ontario Lacus）的大小約為其陸地同名海的20%。

研究團隊利用卡西尼號的雷達影像繪製了土衛六每個海域的海岸線，然後將他們的建模應用於每個海域的海岸線，看看哪種侵蝕機制最能解釋它們的形狀。他們發現，所有四個海域都完全符合波浪驅動侵蝕模型，這意味著波浪產生的海岸線與土衛六的四個海域最相似。如果海岸線受到侵蝕，其形狀更符合海浪侵蝕的特徵，而不是均勻侵蝕或完全沒有侵蝕。

研究人員正在努力確定土衛六的風必須有多強，才能激起海浪，並反覆沖刷海岸。他們也希望透過土衛六海岸線的形狀來​​判斷風主要是從哪個方向吹來的。

“土衛六展示了一個完全未受影響的系統，”巴勒莫說。 “它可以幫助我們了解海岸在不受人類影響的情況下是如何侵蝕的，也許這可以幫助我們將來更好地管理地球上的海岸線”。

編譯來源：ScitechDaily