恒星时
2023-02-08
更新时间:2023-08-03 15:29:18作者:
说到土星的卫星,知名度最大的是土卫六,它是太阳系第二大卫星。但是相对于庞大的木星的伽利略卫星而言,土星的卫星中除了土卫六之外,都不算特别巨大,比如本文要介绍的土卫二,只是一个直径500公里的小卫星,它也是土星的第六大卫星,是太阳系中的第19大卫星,甚至比很多小行星都更小。
虽然从体型来说,土卫二并不大,但是它的一系列的特征还是让天文学家对它产生了浓厚的兴趣。
如果我们只看土卫二的照片,我们可能无法直观的感受到它的大小,因为这颗小卫星看起来是一个完美的球体,似乎是一颗比较大的卫星。
灶神星是一颗略大于土卫二的星球,它的平均直径为525公里,但是灶神星看起来并不是一个规整的圆球形,这是因为灶神星的质量比较低,没有达到流体静力平衡,从而无法形成圆球形。
但是为什么比灶神星更小的土卫二却是圆球形呢?
这其中就蕴含着土卫二最大的特征。
土卫二的三围尺寸大致为513.2×502.8×496.6公里,非常接近于一个圆球形,平均直径是504公里,质量大约是1.08*10^20千克,只有灶神星质量的0.42倍。
土卫二的平均密度只有1.6097克/立方厘米,说明这颗星球的主要是由水冰组成的,它的表面温度中午最高的时候只有-128℃(145K),最低温度为-240℃(32.9K),平均温度为-198℃(75K),是一颗非常寒冷的星球。
土卫二是一颗非常靠近土星的卫星,它的轨道距离土星中心点只有23.8万公里,距离土星表面只有18万公里,每隔32.9小时就能够绕着土星旋转一圈。
和其他的一些卫星不同的时,在土卫二的表面上,陨石坑相对比较少,平坦的平原比例更高,而且土卫二的表面地质年龄比较年轻,说明这颗星球还在不断地更新自己的地表。
目前在土卫二表面上发现了如下几种地质结构:地槽、陡坡、山脊带、裂谷等等,其中的一些裂谷长度达到200公里,宽度为5~10公里,深度为1公里。这些结构说明土卫二可能有类似于地球板块运动的一样的地质活动。
除此之外,土卫二上还有两个较大的平原地带,这里的陨石坑数量非常稀少,特别是大的陨石坑一个都没有,只有在高分辨率照片下会显示一些很小的撞击坑,而且根据科学家的计算,这些撞击坑的年龄可能只有几亿年时间。
土卫二表面上最能吸引科学家注意的就是羽流,这些羽流中每秒钟都会将200千克的物质喷出来,这些物质中主要是水蒸气、分子氢、其他挥发性的物质和固体物质(包括氯化钠晶体和冰粒),其中的一些水蒸气还会以雪的形式重新落回到土卫二表面上。
上述的这一切特征都指向了土卫二最大的秘密——它拥有一个地下海洋。
根据科学家的推测,土卫二的内部结构类似于地球,拥有一个硅酸盐核心,然后核心的外侧包裹着一层富含水冰的地幔层,在地幔的上方则是一个液体地下海洋,然后最外层则是由冰层组成的地壳结构,也就是土卫二的表面。
一系列的观测还表明,土卫二上的地下海洋是一个全球性的海洋,将地壳和地幔完全分离,这个地下海洋的平均深度达到了26~31公里,作为比较,地球海洋的平均深度只有3.7公里。
也正是因为这个原因,所以土卫二的质量虽然不大,但是它却能够保持一颗圆球形。
那么这么小的一颗星球是如何让自己内部保存这么多热量?毕竟就算是火星这样的星球,它的内部也已经冷却到不足以形成板块运动了。
这就不得不提到土卫二的位置了,它距离土星不远,会收到土星引力的影响,从而产生潮汐力,进而会对土卫二的内部物质产生潮汐加热现象,从而会融化冰层,产生地下海洋。
此外,土卫二的内核中也包含了大量的岩石,这其中由含有一些放射性元素,特别是一些快速衰变的短寿命放射性元素,比如同位素铝、铁、锰等,这些同位素的半衰期大约为700万年,当它们衰变的时候会产生大量的热量,从而能够从内部加热土卫二。
当然,在土卫二的羽流中,科学家还发现了氨的存在,这种物质可以作为防冻剂,能够大大降低水的凝固点,从而为地下海洋的存在提供了化学基础。
正是以上这些因素结合在一起,从而导致土卫二拥有独特的地下海洋,而且还是以液态水为主的地下海洋。
对于科学家来说,液态水是生命存在的基础。根据NASA的观测显示,目前在土卫二的羽流物质中,已经检测到了高浓度的磷元素、碳元素、氢元素、氮元素、氧元素和硫元素,这六大元素是地球生命存在的基本元素,理论上只要有这六种元素存在,那么生命就可能会存在。
并且这些元素在土卫二地下海洋中并不是单纯的被发现,实际上它们的浓度比地球海洋中的浓度更高,比如磷元素的浓度达到地球海洋的100倍。
科学家甚至还预测了土卫二生命的能量获取模式:土卫二海洋中存在充足的氢气,这意味着微生物(如果那里存在的话)可以通过将氢气与溶解在水中的二氧化碳结合来获取能量。这种化学反应被称为“甲烷生成”,因为它会产生甲烷作为副产品,并且是地球生命之树的根部,地球上所有已知生命的发源地。
当然,在土卫二上发现了生命存在的必须物质,并不代表在土卫二上就一定会存在生命。但是到目前为止,土卫二可以说是除地球之外,最可能存在生命的星球了。