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Mar. 28 2022

科學家找到造成土衛二發出噴泉的原因

  • 土衛二南極附近的羽狀噴流

    土衛二南極附近的羽狀噴流

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土衛二(Enceladus)是直徑僅504公里的小衛星,上面覆蓋20-30公里厚的冰,表面溫度為攝氏零下201度。在卡西尼任務中最大的驚喜之一,是2005年底看到土衛二南極附近的「虎紋裂縫」噴出水,估計有時水量可高達每秒200公斤。由於卡西尼觀測噴泉為鹽水,甚至有含碳分子如甲烷、丙烷、乙炔和甲醛等跡象,表明內部漆黑的海中或許含有生命!只是這顆小而寒冷的星球如何能夠維持地質活動,一直是個科學難題。最近發表在《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)的研究,認為長達億年的冷卻週期中,不斷膨脹的冰造成壓力,不僅會破壞衛星冰殼而且讓其內部的海洋噴出,造成了間歇泉。

加州大學戴維斯分校的科學家團隊提出模型,發現為何地表裂縫會深達海洋並導致噴發的原因。該模型認為土衛二繞土星公轉軌道的變化,會造成土衛二在1億年間發生變暖和變冷的循環。因為這段期間,土衛二繞土星的公轉軌道,會從從近圓形變為較為橢圓形並返回圓形。當軌道較橢圓時,土衛二受土星潮汐力擠壓後釋放,使冰層的輕微起伏就加熱土衛二,造成冰層融化;當近圓形軌道時期,潮汐力較弱使土衛二變冷結冰。


由於冰的體積比水大,在冷凍期冰殼會如同湖水結冰一樣向下增厚,土衛二向下膨脹的冰殼會使增加下面海洋的壓力,同時也對冰層產生壓力造成裂縫,形成通道使液態水到達表面的。當水流到地表時遇上真空環境而昇華,就呈現羽狀噴泉的外觀。但論文作者表示,這項模型無法解釋也有類似噴發現象的木衛二,需要未來木衛二快船 (Europa Clipper)觀測資料提供更多的證據。

 

資料來源:Universe Today

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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