最新研究表明，泰坦湖是爆炸坑

时间：2022-02-28 18:25:06 来源：

这位画家对土星卫星土卫六北极处的湖泊的概念描绘了凸起的轮辋和类似垒的特征，例如美国宇航局卡西尼号太空船在月球温尼伯·拉库斯周围看到的那些特征。利用卡西尼号雷达数据和模型进行的新研究表明，类似这样的湖盆很可能是爆炸坑，当地壳内的液态分子氮沉积变暖并迅速转变为蒸气并在月球地壳上吹孔时，就可能形成该坑。这可能是在泰坦过去的一个较冷的，以氮为主导的时期发生的一个或多个变暖事件中发生的。这项新的研究可能提供泰坦过去这些寒冷时期的证据，然后是相对温暖的今天的状况。尽管泰坦比地球寒冷，但大气中的甲烷具有温室效应，可以使月球表面变暖。

利用来自美国宇航局卡西尼号航天器的雷达数据，最近发表的研究提出了一种新情况，以解释为什么土星月球土卫六上的一些充满甲烷的湖泊被高达数百英尺高的陡峭边缘所包围。这些模型表明，变暖的氮气爆炸在月壳中形成了盆地。

土卫六是我们太阳系中除地球外唯一已知在其表面上具有稳定液体的行星体。但是，土卫六上的甲烷和乙烷是甲烷，而乙烷是碳氢化合物，我们认为它是气体，但在土卫六的严酷气候中却像液体一样，而不是像地球上的水一样从云层上滴下水，填满湖泊和海洋。

大部分现有的模型都揭示了土卫六湖泊的起源，其中显示出液态甲烷溶解了月亮的冰和固体有机化合物的基岩，并雕刻了充满液体的储层。这可能是泰坦上边界明显的一种湖泊的起源。在地球上，通过溶解周围的石灰岩而形成的类似水体被称为岩溶湖。

一些较小的湖泊（跨越数十英里）的新的替代模型使该理论颠倒了：它建议在土卫六的地壳中加热一些液氮，将其转变成爆炸性气体，将火山口炸掉，然后向其中充入液态甲烷。新理论解释了为什么在泰坦北极附近的一些较小的湖泊，例如温尼伯·拉库斯（Winnipeg Lacus），在雷达成像中会出现非常陡峭的边缘，这些边缘高耸于海平面之上，这些边缘很难用岩溶模型解释。

雷达数据是由卡西尼号（Sasini）土星轨道器收集的。卡西尼号土星轨道器是由美国宇航局在加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室管理的，它是在最后一次飞越土卫六时进行的。由意大利农大大学的朱塞佩·米特里（Giuseppe Mitri）领导的国际科学家团队坚信，这种岩溶模型与他们在这些新图像中看到的图像并不吻合。

Mitri说：“边缘上升，岩溶过程以相反的方式进行。”“我们没有找到适合岩溶湖盆地的任何解释。实际上，其形态与爆炸环形山更为吻合，其边缘是由环形山内部弹出的材料形成的。这是完全不同的过程。”

该研究成果于9月9日在《自然地球科学》上发表，与其他土卫六气候模型相吻合，显示出与早期土卫六“冰河时代”相比，月球可能更温暖。

在土卫六的过去五亿或十亿年中，其大气层中的甲烷一直起着温室气体的作用，使月球保持相对温暖-尽管按地球标准而言仍较冷。长期以来，科学家一直认为，月亮已经经历了冷却和变暖的时期，因为甲烷被太阳驱动的化学物质消耗掉，然后被补充。

卡西尼号科学家和研究的共同作者，纽约伊萨卡市康奈尔大学的乔纳森·卢尼说，在较冷的时期，氮是大气的主要成分，降雨并在结冰的地壳中循环，以收集在地表以下的水池中。

他说：“这些具有陡峭边缘，城墙和凸起边缘的湖泊将是泰坦历史上一段时期的标志，那时候地表和地壳中都有液氮。”即使是局部变暖，也足以将液氮转变为蒸气，使其迅速膨胀并吹出火山口。

JPL的卡西尼项目科学家Linda Spilker说：“对于那些小湖周围陡峭的边缘，这是完全不同的解释。”“随着科学家继续挖掘卡西尼数据的宝库，我们将继续把越来越多的难题拼凑在一起。在接下来的几十年里，我们将越来越了解土星系统。”

卡西尼-惠更斯号飞行任务是NASA，ESA（欧洲航天局）和意大利航天局的合作项目。JPL是位于帕萨迪纳的加州理工学院的裁缝，负责管理NASA在华盛顿的科学任务委员会的任务。JPL设计，开发和组装了卡西尼号轨道器。该雷达仪由JPL和意大利航天局制造，与来自美国和几个欧洲国家的团队一起工作。

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