土星地质活动月球天体的新研究

时间:2018-05-15

最近的一项研究为土星的地质活动月球土卫二的温暖内部如何能够持续数十亿年提供了新的见解。学分:NASA / JPL /空间科学研究所

em欧洲和美国研究人员的一项新研究表明,如果月球具有高度多孔的核心,来自摩擦的热量可以驱动土星的月球土卫二上的热液活动数十亿年。 / em

这项发表在“自然天文学”杂志上的研究有助于解决科学家们十年来一直困扰着的问题:为恩克拉多斯特殊的地质活动提供动力的能源来自哪里?

卡西尼发现,土卫二喷射出南极附近温暖的裂缝,喷出高耸的喷泉般的水蒸气和冰粒,包括简单的有机物。进一步的调查显示,月球在冰壳下面有一个全球海洋,从中喷射出的太空。来自卡西尼的多条证据表明,热液活动 - 热水与岩石发生化学相互作用 - 正在海底发生。

其中一条线是探测到的微小岩石颗粒是在至少194华氏度(90摄氏度)的温度下发生的水热化学反应的产物。产生这些温度所需的能量比科学家认为可以通过内部放射性元素的衰变提供更多的能量。

来自欧空局(欧洲空间局)的这张图表说明了土星的土卫二内土星如何加热水。积分:ESA / NASA / JPL-Caltech / SSI / LPG-CNRS / U。南特/ U。 Angers

“恩克拉多斯获得持续力量以保持活跃的地方一直有点神秘,但我们现在已经更详细地考虑了月球岩石核心的结构和组成如何在产生必要的能量中起关键作用,”该研究的主要作者,来自法国南特大学的GaëlChoblet说。

Choblet和合着者发现,一个松散的岩石核心拥有20%至30%的空间,可以做到这一点。他们的模拟显示,随着土卫二绕土星旋转,多孔岩芯中的岩石弯曲并摩擦,产生热量。松散的内部也允许海洋中的水渗透到深处,在那里加热,然后上升,与岩石化学相互作用。模型显示这个活动在月球的极点应该是最大的。来自海底的温暖的含矿物质的水流向上流动,使月球的冰壳从下面变薄到南极仅半英里至3英里(1至5公里)。 (冰的平均全球厚度被认为是大约12至16英里,或20至25公里)。然后这些相同的水通过冰中的裂缝排入太空。

这项研究首次解释了卡西尼观测到的土卫二的几个关键特征:全球海洋,内部加热,南极冰层变薄以及热液活动。这并不能解释为什么北极和南极如此不同。不像受南方酷刑,地质上新鲜的景观,恩克拉多斯的北极极端严重,古老。作者指出,如果南方的冰壳稍微变薄,那么随着时间的推移,它会导致加热失控。

研究人员估计,随着时间的推移(在2.5亿至2.5亿年之间),恩克拉多斯的整个海洋都会穿过月球核心。估计这是一个相当于地球海洋体积百分之二的水量。

由于土星的潮汐拉动,土卫二冰雹地壳的弯曲以前被认为是热源,但模型显示这不会产生足够的持续力量。恩克拉多斯的海洋将在3000万年内冻结。尽管过去的研究模拟了潮汐摩擦如何在月球核心产生热量,但他们做出了更简单的假设或仅在两个维度上模拟了月球。这项新研究增加了模型的复杂性,并在3D中模拟了恩克拉多斯。

根据美国宇航局卡西尼项目科学家琳达的观点,尽管卡西尼科学团队多年来一直怀疑多孔核心可能在恩克拉多斯温暖的内部空间中发挥重要作用,但这项研究以一种非常优雅的方式汇集了几个最近的证据。 Spilker在加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室。 “这项强有力的研究利用了更新的细节 - 即海洋是全球性的,并且具有热液活动 - 直到过去几年我们才有了。她认为,这项任务需要时间来建立,一个发现另一个,“她说。

卡西尼航天器于1997年推出,于2004年至2017年在土星环绕。卡西尼取得了许多重大发现,包括在土星最大月亮泰坦上的土卫二和液态沼气海上的令人惊讶的活动。卡西尼在2017年9月15日戏剧性地投入到土星的大气层,结束了它的旅程,返回了独特的科学数据,直到与地球失去联系。

出版物:GaëlChoblet等人,“驱动恩克拉多斯内部长时间的热液活动”,自然天文学(2017年)doi:10.1038 / s41550-017-0289-8

来源:Preston Dyches,喷气推进实验室

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