太空探索：研究表明，土卫二内部海洋已经足够大，可以进化生命？

太空探索：研究表明，土卫二内部海洋已经足够大，可以进化生命？

我们最近向卡西尼号太空船告别，经过13年的忠实轨道运行，土星及其卫星被引导进入巨行星的大气层。“压轴大结局”的原因是为了防止卡西尼号可能撞到土星的卫星之一 - 特别是土卫二。
凭借其间歇泉和内部海洋的窗帘，土卫二是独一无二的。因此，这个小冰冷的月亮目前被视为生命的潜在主人，因此没有机会被卡西尼号太空船污染。现在发表在“自然天文学”（Nature Astronomy）上的新研究表明，这种海洋在土卫二中存在了很长时间 - 可能足够长，以创造发展生命的条件。

间歇泉是一堆咸水冰，混有微量二氧化碳，氨，甲烷和其他碳氢化合物，沿着土卫二的南极地区的裂缝爆发。正是由于这些间歇泉，科学家才能确定土卫二必须在冰冷的地壳下面有一个海洋并且海洋是活跃的（对流）。随后观察到氢气存在于羽流中导致另外的结论，即水热活动 - 由于水和岩石的相互作用引起的化学反应 - 正在发生。但科学家未能解释的是热源可能为这项活动提供动力。
随着对羽流位置的更多观察，缺少热源的神秘感增加了。间歇泉与称为“虎纹”的特征有关 - 一组四个平行的凹陷，长约100公里，深约500米。条纹的温度高于冰壳的其余部分的温度，因此假设它们必须是冰中的裂缝。虎纹地区几乎没有撞击坑，所以它必须非常年轻，大约一百万年。任何旨在解释热源的模型也都要考虑其集中的性质 - 海洋是全球的，但为什么只有南极地区活跃？

几年来，科学家一直赞成“潮汐加热”的解释 - 这是行星大小的物体之间相互作用的结果。例如，与我们自己的月球的潮汐相互作用是造成地球上水的潮起潮落的原因。土卫二与类似大小的月亮Dione处于轨道共振，这影响了土星周围土卫二的轨道形状。然而，这种影响不足以说明保持间歇泉活动所需的功率 - 计算大约为5GW。对于像芝加哥这样大小的城市来说，这将是足够的力量。

多孔核心！
当他们研究土卫二的内部结构时，研究人员更接近解决难题。月球的密度足够低，主要意味着冰有一个小的岩石核心。自从旅行者2任务拍摄土卫二的第一张图像并确定其半径以来，这一观察结果已为人所知多年，因此可以计算其体积。土卫二上的土卫二引力拖船可以估算月球的质量，给出身体密度的值。卡西尼的重力测量表明，岩心也具有低密度，可以解释为多孔的核心，孔隙充满冰。

新的计算系列用核水填充岩心，而不是冰，作者表明，与孔隙水相关的潮汐力足以解释土卫二的热量是如何产生的。该模型令人印象深刻，因为它非常彻底 - 不仅要考虑岩心的孔隙度，还要考虑其渗透性（流体可以通过它移动的程度）以及它的强度（当流体流过它时它会破碎或弯曲吗？）。研究人员将相似的细节应用于流体，同时考虑其粘度（流动程度），温度和成分，以及对流性能（传热效果如何）。

将所有这些参数放在一起并将已知或保守评估的值分配给它们会导致可怕的方程组合。幸运的是，作者（或者至少是他们的计算机软件）可以解决方程式，以在土卫二中产生优雅的热流模型。
作者创建了一幅三维图像，展示了孔隙空间内潮汐运动的热量传递到地下海洋的位置和方式。他们发现核心的散热不均匀，但看起来是一系列相互连接的狭窄上升流，温度超过363K（85°C），热点主要位于南极。因为热源如此集中，所以与它们相关的热液活动会增加- 解释羽流中的氢。

模型的最后令人兴奋的观察结果是，内部潮汐产生的热量足以维持土卫二的地下海洋数十亿年。在此之前，据认为，如果全球地下海洋的热源已经放射性衰变，海洋将在几百万年内冻结，这就是为什么潮汐力被认为是潜在的热源。但同样，这样的模型存在问题，需要改变土卫二的轨道 - 即便如此，海洋最多也是短暂的。
这立即导致另一组问题：这对土卫二的生命意味着什么？一个拥有数十亿年寿命的温暖的全球海洋将是生命起步的好地方 - 从地球上的微生物到哺乳动物的生命只需要大约6.4亿年。然而不幸的是，土卫二本身可能还很年轻：最近的一篇论文提出，月球可能只在1亿年前形成 - 是否有足够长的生命间隔开始？

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