太空探索：加热海洋月球土卫二！

太空探索：加热海洋月球土卫二！

一项新的研究发现，如果月球具有高度多孔的核心，可能会产生足够的热量来驱动土星海洋月球土卫二内的热液活动数十亿年，这有利于月球作为一个潜在的可居住世界。
今天发表在“自然天文学”上的一篇论文提出了第一个概念，它解释了国际卡西尼号太空船在其任务过程中观察到的500千米直径土卫二的关键特征，该任务于9月结束。

这包括冰壳下面的全球咸海，平均厚度为20-25公里，在南极地区上空稀疏到1-5公里。在那里，水汽和冰晶的喷射通过冰中的裂缝发射。由卡西尼（Cassini）测量的喷射材料的成分包括盐和二氧化硅粉尘，表明它们通过热水形成 - 至少90℃ - 与多孔核心中的岩石相互作用。
这些观测需要巨大的热源，比其核心岩石中放射性元素的自然衰变所产生的热量大约多100倍，以及聚焦南极活动的手段。

土星的潮汐效应被认为是火山爆发的起源，当月球沿着巨行星周围的椭圆形路径行进时，推拉运动使冰壳变形。但是，冰中的潮汐摩擦所产生的能量本身就太弱了，无法抵消从海洋中看到的热量损失 - 地球将在3000万年内冻结。
正如卡西尼所表明的那样，月亮显然仍然非常活跃，暗示其他事情正在发生。

巨大的羽毛，无论大小，都从土星卫星土卫二的南极附近的“老虎条纹”的许多地方喷出冰水。虎纹是裂缝，喷洒冰冷的颗粒，水蒸气和有机化合物。在这张照片中可以看到30多种不同大小的喷气式飞机，这是一张马赛克，是由卡西尼号在2009年11月21日飞越土卫二和飞机时拍摄的两张高分辨率照片创建的。这张照片是在距离大约一半的距离拍摄的。距离土卫二14 000公里。
“土卫二获得持续保持活力的地方一直有点神秘，但我们现在更详细地考虑月球岩石核心的结构和组成如何在产生必要能量方面发挥关键作用，”第一作者，法国南特大学的GaëlKhoblet。

在新的模拟中，核心由未固结的，易于变形的多孔岩石制成，水很容易渗透。因此，来自海洋的冷液态水可以渗入核心，并随着滑动岩石碎片之间的潮汐摩擦逐渐升温，因为它变深。
水在核心中循环然后上升，因为它比周围环境更热。这个过程最终将热量传递到海洋底部的狭窄羽流中，在那里它与岩石强烈相互作用。在海底，这些羽毛通向较凉爽的海洋。预计单独一个海底热点将释放高达5吉瓦的能量，大致相当于冰岛消耗的年度地热能量。

这样的海底热点产生的海洋羽状物以每秒几厘米的速度上升。羽状物不仅导致上面冰壳的强烈融化，而且还可以携带来自海底的小颗粒，持续数周至数月，然后由冰冷的喷射器释放到太空中。
此外，作者的计算机模型显示，大部分水应该从月球的极地区域排出，失控过程导致局部区域的热点，因此在上方直接形成更薄的冰壳，与卡西尼推断的结果一致。

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这部电影的序列图片来自卡西尼最后一次对土卫二羽毛的专门观察。这张照片是在大约14个小时的时间里获得的，因为卡西尼的相机盯着活跃的冰冷的月亮。整个序列中的视图是月亮的夜晚，但卡西尼的土卫二视角在序列中发生了变化。电影的开头是从土星反射光照射的表面部分，并过渡到完全无照明的地形。图像的曝光时间在序列的中间变化，以使较暗的细节可见。（这一变化也使得背景恒星变得可见。）这部电影序列中的图像是在2017年8月28日使用卡西尼号的窄角相机拍摄的。这些图像是在距离土卫二的距离上获得的，从110万公里变为868 000公里。图像比例在序列期间变化，从7到5千米/像素。卡西尼号任务是美国宇航局，欧空局和意大利航天局的合作项目。

“由于深内部和冰壳之间的大规模热传输，以及南极周围相对狭窄区域的活动集中，我们的模拟可以同时解释全球范围内海洋的存在，从而解释了主要原因。卡西尼观察到的特征，“南特大学的共同作者加布里埃尔托比说。
科学家表示，通过潮汐摩擦按摩的多孔岩心中的有效岩石水相互作用可在数千万年到数十亿年之间产生高达30GW的热量。

欧洲航天局卡西尼项目科学家尼古拉斯·阿尔托贝利说：“能够比卡西尼更准确地分析土卫二羽流中有机分子的未来任务能够告诉我们，持续的水热条件是否会让生命得以释放。”
未来配备有穿透冰雷达的任务也将能够限制冰的厚度，而额外的飞行 - 或轨道飞行器 - 将改善内部模型，进一步验证活跃的热液羽流的存在。

“我们将飞新一代仪器，包括地面穿透雷达，到木星的海洋卫星在未来十年与欧空局的JUICE的使命，这是专门以试图了解的潜在可居住负责海洋世界在太阳系外围，尼古拉斯补充道。