研究团队指出,卡西尼号在2008年前后多次近距离飞掠土卫六时,经由过程与地球深空收集之间的无线电通信,精确测量了这颗卫星在土星潮汐引力感化下产生的形变程度。 当时的分析发明,土卫六在轨道上因距离土星时近时远而被挤压和拉伸,其“潮汐弹性”大年夜到难以用完全固态的内部来解释,是以科学界一度认为其外面之下存在一片全球性的液态水海洋。

为此,JPL的博士后研究员弗拉维奥·佩特里卡(Flavio Petricca)引导团队,采取一种全新的数据处理技巧,对卡西尼十次土卫六近擦过程中记录的无线电多普勒数据进行了降噪和从新建模。 在噪声被明显压低后,研究人员捕获到先前未见的“渺小波动”,显示出土卫六深部存在强烈能量损掉的旌旗灯号,指向由多层“冰沙”叠加在厚实固态冰壳之下的内部构造。 研究认为,这些冰沙层的低黏度足以让整颗卫星在潮汐感化下持续鼓胀和紧缩,同时经由过程内部摩擦带走热量,阻拦大年夜范围冰层完全熔化成全球海洋。

在这一新模型中,真正的液态水并非形成一片连贯的全球海洋,而是以“融水囊”的情势零碎分布在接近岩石核心的深部区域。 这些水囊由潮汐能量加热,温度可能高达约20摄氏度(68华氏度),随后迟缓向外迁徙,穿越高压冰的冰沙层,朝外面厚冰壳移动。 在这一过程中,液态水可能赓续携带来自岩石核心的养分物质,同时与上层冰壳以及陨石撞击带来的有机物产生物质交换,形成多个化学情况各别的潜在“微型生态位”。

最新研究则给出了一种新的解释框架:假如土卫六内部由多层“冰沙”构造构成——即冰晶与少量液态水混淆的半固态层——全部卫星在潮汐力感化下同样可以表示出明显形变。 与完全液态的海洋模型不合,这种“冰沙层”会在潮汐挤压和拉伸过程中产生更强烈的能量耗散与摩擦发烧,理论上应在引力场旌旗灯号中留下更明显的“散热特点”。 然而,早期数据处理中的噪声掩盖了这一细微旌旗灯号,使得这种可能性经久未被充分看重。

研究团队强调,土卫六是否存在生命仍属未知,但即便缺乏全球同一的地下海洋,局部的暖水囊与活泼的物质轮回,反而可能让这颗卫星在寻找简单生命迹象方面更具研究价值。 论文合著者、JPL资深研究科学家朱莉·卡斯蒂略–罗赫斯(Julie Castillo-Rogez)表示,最新成果也再次证实行星科学档案数据的经久价值:跟着分析技巧赓续进步,多年前甚至数十年前的探测数据依然可以或许“反复给出新礼品”。

将来几年,人类或将获得考验这一模型的全新“现场证据”。筹划最早于2028年发射的NASA“蜻蜓”(Dragonfly)义务,将搭载一架前所未有的无人旋翼飞翔器,在土卫六昏黄的外面多点巡飞,直接探测其情况前提与潜在宜居性。 “蜻蜓”将携带包含地动仪在内的多种科学载荷,如若义务时代恰逢本地产生地动等构造活动,有望经由过程地动波旌旗灯号反演土卫六内部构造,为“冰沙层模型”供给关键束缚。

文章同时回想了卡西尼–惠更斯义务的背景。该义务由NASA、欧洲航天局(ESA)以及意大年夜利航天局结合履行,由位于加州帕萨迪纳的JPL负责整体治理,并承担轨道器的设计、研制与总装。 自抵达土星体系以来,卡西尼在十多年间对土星及其卫星展开体系考察,个中针对土卫六的周详引力测量和大年夜气不雅测,为此次关于内部构造的再分析奠定了数据基本。

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