卡西尼在泰坦揭示了一个僵硬和风化的冰壳

时间：2021-09-14 08:25:06 来源：

通过泰坦冰壳的横截面图显示了可以解释重力异常的特征：由区域基础冻结产生的低密度冰镜片;僵硬的冰壳，抵抗向上偏转;和表面风化，使地形小。图片来源：D.海明威

使用来自美国宇航局的Cassini Spacefraft的新数据，来自UC Santa Cruz的科学家发现了泰坦的重力和地形信号之间的负相关，表示刚性，风化的冰壳。

分析土星最大的月亮，泰坦的重力和地形数据，揭示了月球外壳的意外特征。作者说，对调查结果的最佳解释是，泰坦的冰壳是刚性的，并且表面上的相对较小的地形特征与延伸到底层海洋的大根。该研究发表于8月29日期刊自然。

由行星科学家Douglas Hemingway和Chifornia大学的弗朗西斯·尼姆莫领导，Santa Cruz大学，研究了来自美国宇航局的Cassini SpaceCraft的新数据。研究人员惊讶地发现泰坦的重力与地形信号之间的负相关性。

“通常，如果你飞过一座山，你期望由于山的额外质量而言，可以看到引力的增加。在泰坦，当你飞过山上时，重力会降低。这是一个非常奇怪的观察，“UC Santa Cruz的地球教授Nimmo说。

为了解释观察，研究人员开发了一种模型，其中泰坦表面上的地形中的每个凸起被更深的“根”足够偏移，以压倒表面上凸块的引力效果。根象就像一个冰山，在冰壳下方延伸到它下面的海洋。“因为冰的密度低于水，因为当你有一大块冰块时，你会变得更少的重力而不是水，”Nimmo解释道。

漂浮在水中的冰山是平衡的，其浮力平衡其重量。然而，在这款泰坦模型中，延伸在冰盖下方的根部比表面上的凸起更大，使其浮力将它们推向冰盖。“这就像一个大海滩球在冰盖下推着它，并且保持其淹没的唯一方法是如果冰盖是强大的，”海明威，UCSC的行星地球物理博士候选人和纸张的铅作者。“如果大根是负相关的原因，这意味着泰坦的冰壳必须具有非常厚的刚性层。”

研究人员计算出，在该模型中，泰坦的冰壳必须具有至少40公里的刚性层。他们还发现需要数百米的表面侵蚀和沉积，以解释大根和小表面形貌之间观察到的不平衡。其模型的结果类似于地貌学家获得的估计，研究了巨蝶的侵蚀抗冲击者的侵蚀和其他特征。

这些发现有几种影响。例如，厚的刚性冰壳使得产生冰水非常困难，其中一些已经提出了解释表面上看到的某些特征。

与地球的地质活跃地壳不同，泰坦的冰壳并没有被对流或板块构造回收。“它只是坐在那里，天气和侵蚀采取行动，移动的东西和重新停养的沉积物，”Nimmo说。“它可能就像地球表面一样，如果你关闭了板块。”

研究人员不确定泰坦的地形特征可能会带来什么与他们的深层根源。Hemingway表示，泰坦周围的土星周围的偏心轨道产生弯曲的潮汐，并产生潮热，这可能导致冰壳的厚度产生变化。

除了海明威和Nimmo之外，本文的同志包括斯坦福大学的Howard Zebker和罗马萨皮萨大学的卢加诺IESS。这项研究得到了美国宇航局的部分支持。卡西尼－惠更斯号飞行任务是美国宇航局，欧洲航天局和意大利航天局的一项合作项目。有关Cassini Mission的更多信息，请从美国宇航局和喷气式推进实验室在线提供。

出版物：D. Hemingway等，“泰坦的刚性和风化的冰壳，”自然500,550-552，（2013年8月29日）; DOI：10.1038 / Nature12400

图片：D。海明威

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