外星新家园！土卫二确认存在全球海洋

卡西尼在土卫二上发现全球性海洋

根据卡西尼探测器连续多年拍摄的土卫二照片，天文学家发现这颗冰卫星在绕着土星公转的过程中会发生极其轻微的摇摆。这种摇摆只有一个解释，那就是这颗卫星的冰壳之下，存在一个覆盖全球的液态水海洋。

图片来源：NASA/JPL-Caltech

根据美国航空航天局（NASA）的卡西尼探测器（Cassini）发回地球的数据，一项新研究证明，有着活跃地质活动的土星冰卫星土卫二（Enceladus）的冰壳之下，存在着一个全球性的液态水海洋。

科学家发现，这颗卫星在环绕土星公转的过程中，本身会发生极其轻微的摆动。只有当这颗卫星外侧的冰壳与内部的核心没有冻结为一体的情况下，如此幅度的摆动才能够得到解释。这就意味着，这颗卫星的冰壳之下必定存在一个全球性的海洋。

卡西尼探测器已经在土卫二南极附近冰裂隙中喷出的物质里检测到了水蒸气、冰颗粒和简单的有机分子。这一发现暗示，那些东西都来自于这颗卫星冰下巨大的全球性海洋。

此前对卡西尼数据的分析暗示，这颗卫星南极地区的冰壳之下存在一片透镜形状的水体，也就是冰下海洋。然而，探测器在几次近距离飞掠土卫二南极地区时采集的重力数据，支持了另外一种可能性，也就是这片冰下海洋可能是遍布全球的。而此次的新发现，完全是依据卡西尼拍摄的土卫二图像，从另外一个独立的证据链上证实了土卫二冰下全球海洋的存在。

美国康奈尔大学的卡西尼成像团队成员、这项研究的主要作者彼得·托马斯（Peter Thomas）说，“这是个艰巨的任务，需要进行好几年的观测，计算也涉及到不同坐标系的整合，但我们最终算对了，我们有这个信心。”

卡西尼团队的科学家分析了探测器在7年多的时间里拍摄的土卫二照片。为了极其精确地测量土卫二绕土星公转时发生的变化，科学家在成百上千张照片上仔细标记了土卫二表面细节特征的位置，绝大多数都是长相雷同的撞击坑。

结果，他们发现土卫二在环绕土星公转时，存在细微却测量得到的摆动。由于这颗冰质卫星并非完美球体，而且在环绕土星轨道的不同位置上速度也会时快时慢，因此土星这颗巨行星就会在土卫二自转时轻微地摇摆这颗卫星。

研究团队将他们对于土卫二摇摆的测量，与描述不同内部结构的土卫二模型进行了比较，包括这颗卫星从核心一直冻透到地表的模型。

美国SETI研究所的卡西尼任务科学家、研究合作者之一马修·提斯凯尔诺（Matthew Tiscareno）说，“如果土卫二的地表与地核紧紧连接在一起，核心就会增加太多的质量，导致土卫二摇摆的幅度远远小于我们今天观测到的情况。这就证明，必须存在一个全球性的液态层，将地表与地核分隔开来。”

阻止土卫二冰下海洋冻结成冰的机制，目前仍然是谜。托马斯及其同事提出了一些想法，在作进一步研究之后或许有助于解决这个问题。其中一个想法是，土星的引力潮汐力在土卫二内部能够产生的热量，可能远远超出此前科学家的预期。

逐步揭开土卫二的秘密，是卡西尼对土星漫长探测任务的重大成就之一。科学家在2005年初首次探测到这颗卫星在向外喷出冰喷泉，后续的一系列发现揭开了从南极附近的冰裂隙中喷出的物质的构成。2014年，科学家宣布发现了强有力的证据表明土卫二南极冰下存在局域性海洋，而在2015年，他们又宣布发现土卫二的地下海洋底部正在发生热液喷口活动。

卡西尼计划在10月28日再次近距离飞掠土卫二，从这颗卫星活跃的冰喷泉中穿过，靠近程度堪称史无前例。最近时，卡西尼探测器距离土卫二表面将只有49千米。

描述这一发现的论文，本周在线发表在学术期刊《伊卡洛斯》（Icarus）上。（果壳网）