卡西尼号揭示土星月亮土卫二上的间歇泉

时间：2021-09-20 09:25:02 来源：

这位画家的渲染图显示了一个土卫二的间歇泉活动裂缝正下方的冰壳横截面，说明了物理和热力结构以及在地表以下和地表进行的过程。图像

利用来自NASA卡西尼号飞船的数据，两项新发表的研究详细介绍了在土星冰冷的月亮土卫二上发现101个不同的间歇泉的发现。

科学家利用来自NASA卡西尼号飞船的任务数据，确定了101个不同的间歇泉在土星冰冷的月亮土卫二上爆发。他们的分析表明，液态水有可能从月球的地下海一直到达其表面。

这些发现以及有关间歇泉爆发的动力的线索，在当前在线版《天文学报》上发表的两篇文章中进行介绍。

在将近七年的时间里，卡西尼号的照相机对小月球的南极地形进行了勘测。小月球是一个独特的地质盆地，以其四处突出的“老虎条纹”裂缝以及微小的冰冷颗粒和水蒸气的间歇泉而闻名，近十年来前。调查的结果是一张101个间歇泉的地图，每个间歇泉都是从一个老虎条纹裂缝中喷发而来的，并且发现间歇泉与一些小热点同时出现。这些关系为间歇泉的起源指明了方向。

在2005年首次发现间歇泉之后，科学家们怀疑土星的潮汐会反复弯曲土卫二，因为月球绕行星运行与它们的行为有关。一个建议包括在裂缝的相对壁之间来回摩擦，产生摩擦热，使冰变成间歇泉，形成蒸气和液体。

另有观点认为，裂缝的打开和闭合使水蒸气从下方进入地表。在进行这项新研究之前，尚不清楚哪个过程是主要影响因素。不确定土卫二散发的多余热量是否到处与间歇泉活动有关。

为了确定间歇泉的表面位置，研究人员采用了三角测量的历史过程，该过程过去用于调查地球上的地质特征（例如山脉）。当研究人员将喷泉的位置与低分辨率的热辐射图进行比较时，很明显，最大的喷泉活动与最大的热辐射相吻合。间歇泉和潮汐应力之间的比较表明相似的联系。但是，仅这些相关性不足以回答“什么产生了什么？”这个问题。

这个谜底的答案来自于将调查结果与卡西尼号（Cassini）热感测仪器在2010年收集的高分辨率数据进行了比较。发现间歇喷泉与小范围的热点相吻合，只有几十英尺（或几十米）宽，太小了，无法通过摩擦加热产生，但是合适的大小是蒸气凝结的结果裂缝的近表面壁。这立即暗示了热点是间歇泉过程的标志。

“一旦掌握了这些结果，我们马上就知道热量不是引起间歇泉的原因，反之亦然。”科罗拉多州博尔德市太空科学研究所卡西尼成像小组负责人卡洛琳·波尔科说，他是第一篇论文的主要作者。纸。“它还告诉我们间歇泉不是近地表现象，而是有更深的根源。”

多亏了对卡西尼号重力数据的最新分析，研究人员得出结论，形成间歇泉的唯一可能来源是现在已知存在于冰壳下的海。他们还发现，如果装满液态水，穿过冰壳的狭窄通道可以保持从海洋一直到地面的开放状态。

在随附的论文中，作者报告了所有间歇泉形成的羽流的亮度，如卡西尼号的高分辨率相机所见，随着土卫二环绕土星运转而周期性地变化。得出结论后，裂缝的打开和闭合调节了通风，作者将这些观测结果与潮汐导致的预计通风时间表进行了比较。

他们发现最简单的潮汐弯曲模型可以很好地匹配卡西尼观测到的亮度变化，但无法预测羽流开始变亮的时间。目前存在其他一些重要影响，作者在工作过程中考虑了几个方面。

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合作项目。加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室（JPL），负责管理美国宇航局在华盛顿的科学任务委员会的任务。卡西尼号轨道器及其两个机载摄像机是由JPL设计，开发和组装的。成像团队由来自美国，英国，法国和德国的科学家组成。成像团队位于太空科学研究所。

刊物：

Carolyn Porco等人，“土卫二南极地形上的间歇泉，潮汐应力和热辐射如何相关”，2014年，《天文杂志》，第148页，第45页。 doi：10.1088 / 0004-6256 / 148/3 / 45Francis Nimmo等人，“土卫二上的潮汐调节喷发：《卡西尼号ISS观测与模型》，2014年，《天文学报》，第148、46页； doi：10.1088 / 0004-6256 / 148/3/46

图像：NASA / JPL-加州理工学院/太空科学研究所

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