第255章 间歇泉

    在华枫回过神来以后了解到更多关于这个奇妙的羽化星球的更多秘密。

    土卫二上没有降雨，但是它表面存在间歇泉，有大量水蒸气从它们里面喷出，这个过程被称作冰火山(c

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    i)。有关这颗卫星及其从它表面延伸出来的烟柱的确切成分，人们众说纷纭。一些人认为，这颗卫星的流体水面上覆盖着一层冰，另外一些人则认为，它是一颗由固体冰和岩石构成的寒冷天体。

    欧美天文学家最新在《科学》杂志上报告说，他们通过分析引力场判断，土星的卫星土卫二存在一个巨大的“地下海”。这也许是寻找外星生命的理想地点之一。

    土卫二是一个直径只有约500公里的“小世界”，其表面被耀眼的白色冰层包裹。2005年，“卡西尼”探测器发现土卫二南极分布着一些被称作“虎纹”的平行条带状地貌，并有冰屑间歇泉喷出，科学家因此猜想土卫二可能有一个“地下海”。

    天文学家利用“卡西尼”探测器年期间3次近距离观测土卫二获得的数据，分析确定了土卫二的引力场。研究发现，土卫二的引力场存在“引人注目的不对称性”，其中南极的引力较弱，但又大于根据其地形计算得出的数值。他们认为，“起到弥补性作用”的是南极表面下的液态水，因为水的密度大于冰，形成的引力也大于冰。

    进一步的分析认为，该“地下海”位于土卫二南极30至40公里厚的表面冰层之下，其厚度约为10公里，并延伸至南纬50度左右。参与研究的加州理工学院教授戴维·史蒂文森说“这意味着它的面积与地球上的第二大湖苏必利尔湖相当甚至更大。”

    研究还显示，土卫二“地下海”的海底可能是硅酸盐岩石，这意味着此地环境适合复杂的化学反应，包括那些可能创造了类似早期地球环境的化学反应。

    此外科学家认为，与土卫二相似的木星的卫星木卫二也可能存在“地下海”。史蒂文森说，研究这两颗卫星有助了解太阳系中的宜居环境。太阳系中肯定还有其他水资源充足的星球。

    土卫二在距土星中心23万8千公里、距其云层顶部18万公里的轨道上环绕土星运转，其轨道位于土卫一土卫二属土星的内层大卫星。按距离土星由近及远排序土卫二位居第14位，它的轨道位于土星e环的稠密部分与土卫三之间公转周期为329小时（可以通过一个晚上的观测发现其位移）。其轨道与土卫四的轨道形成了2:1的轨道共振即每当它完成两次公转，土卫四即完成一次公转。这种轨道共振关系导致土卫二轨道的离心率达到了00047并为其地质活动提供了加热源。

    如同大部分土星的大卫星一般，土卫二的自转与公转相同步，它永远都保持着同一面面向土星。不同于月球土卫二并没有出现自转轴的摆动（而月球则有超过15°的摆动）。不过，对土卫二外形的分析表明，有时候它会由于外力作用——如土卫四的轨道共振效应——而产生自转轨道的扰动。这种扰动亦能够为土卫二提供额外的加热源。

    e环是土星的最外层光环，极其宽大（是土星环中最宽的环），但也极其稀薄，构成物质仅为极细小的冰晶和粉尘该环起始于土卫一的轨道，一直延伸至土卫五的轨道附近，甚至有观测者认为它已经延伸至土卫六的轨道附近了如此算来，其宽度将达100万公里。

    然而，众多的数学公式都显示这样的环是不稳定的，只能维持1万至100万年由此看来，构成该环的颗粒必然是从某处得到了源源不断的补充，而土卫二的运行轨道则正好处于环带之中并且位于环带中最稠密的部分。因此，某些理论推测土卫二是构成e环的颗粒的来源地。而卡西尼号的观测结果支持了这种观点。

    土卫二在土星e环内运行事实上，共有两种不同的机制补充着环带的颗粒。首先，同时也是最重要的，是土卫二南极地区的羽状喷射物，尽管大部分的喷射物都落回卫星表面，但由于土卫二的逃逸速度仅为866公里/小时，故仍有部分物质逃逸出土卫二的重力控制而进入环土星的轨道。

    第二种机制是流星对土卫二的轰击造成其表面扬起的粉尘进入环带。这种机制并非土卫二所独有，它对e环中的所有卫星都有效，从土卫二上观测，土星占据着近30°的视角，比从地球上观测到的月球的视角大60多倍。此外，由于土卫二的自转与公转同步，造成土卫二永远都由同一面面向土星，所以土星在土卫二的夜空中从不移动（除了由于轨道异常所造成的微小变化），而在土卫二背对着土星的那一面，则永远都看不到土星。

    土星光环的可观测视角只有0019°，看起来就像一条明亮的细线横穿土星的圆盘，不过它落在土星盘面上的阴影则可以被清楚地辨认出。就如同在地球上观测到的月球一般，土卫二上观测到的土星也有定期的相的变化，其从亏到赢要经历一个16小时的周期。与此同时，太阳则只占据着35'的视角，比从地球上观测到的月球的视角小了9倍

    如果一个观测者在土卫二上进行观测，那么平均每过72小时，他就能观测到土卫一（位于土卫二轨道内侧的最大卫星）运行至土星前面。土卫一的视角接近于月球，最大时为26'；而土卫十三和土卫三十二大小则如同星星；土卫三的最大视角能略超过1°，比月球的视角大一倍，但只有在其最靠近土卫二时从土卫二的背向土星面才能看到。

    2008年3月，飞过土卫二附近的美国“卡西尼”号探测器发回照片显示，土卫二上有类似间歇泉的冰屑和水蒸气喷发景象，表明这颗天体上可能存在液态水。尽管照片没有拍到液态水，但科学家认为，照片上的冰屑和水蒸气来自土卫二地表较浅处的“地下水库”。

    研究人员猜想，这些液态水表面为薄冰覆盖。若覆盖冰层出现裂隙，液态水的温度和压力都会急剧下降，一方面形成水蒸气喷发，另一方面喷出水蒸气迅速冷凝成冰屑，类似于地球上的热泉眼，只不过温度要低得多。

    美国科罗拉多州太空科学研究所的影像分析专家卡罗琳·波尔科说，如果这个地表温度低至零下200摄氏度的星球上存在液态水，其地下就可能存在热源。另外，美国亚利桑那大学研究人员通过对“卡西尼”传回资料进行光谱分析，认为土卫二南极附近可能存在少量有机物。

    最近，美国宇航局的卡西尼探测器又取得了新的发现成果，根据最新公布的消息，卡西尼探测器在土卫二冰层下方发现了多达101处的间歇泉喷口，这意味着土星这颗“冰卫星”上拥有更多的冰水成分，而且地下还有特殊的加热机制，可以将冰层融化。

    科学家对土卫二的研究发现，其表面下方可能存在大量的液态水，近七年来，卡西尼探测器开始通过高分辨率相机系统对土卫二南极进行扫描，其独特的地质给科学家留下了深刻的印象，这里布满了酷似虎斑纹的裂缝，其中还喷出了微小的冰颗粒，全部扫描后科学家确认了101处间歇泉位置，并绘制出土卫二间歇泉分布图，同时美国宇航局研究人员也发现数个间歇泉周围还有表面热源，这可能与更深层的内部热源有关。

    土卫二的间歇泉发现过程要追溯到2005年，科学家推测土星的潮汐力导致土卫二内部出现了热源，并在表面较薄的位置喷发出来，结果就形成了携带微小冰颗粒物的间歇泉。在这项研究之前，研究人员并不清楚该过程中何种作用占据了主导地位，也不确定土卫二内部多余的能量是否可影响到近表面附近。

    为了确定间歇泉的位置，科学家使用了地质调查上使用的三角测量法，绘制出土卫二热辐射源与间歇泉位置关系图，可以看出热辐射较大的区域其间歇泉的喷发也更加猛烈，这说明土卫二上的间歇泉喷发并不是一个近表面的现象，与更深层的热源有关，而这些热源很大一部分来自土星的潮汐力。由此科学家得出在热源与表面冰层之间可以形成巨大的冰下海洋，其通过狭窄的通道抵达表面。

    科学家根据卡西尼探测器的高分辨率相机系统观测到土卫二极区存在的周期性间歇泉喷发，并与土星潮汐力模型有着较好的匹配，进一步证明了土卫二内部热源、潮汐力以及间歇泉之间的关系。

    美国宇航局的卡西尼探测器传回了土卫二的喷流图像，卡西尼探测器甚至收集到一些土卫二喷射流中的物质，通过紫外线成像光谱仪(uvis)测量喷射流，科学家获得了喷射流中气体含量的数据。最新的探测发现，喷射流中含有冰颗粒、水蒸汽和有机化合物。

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