研究称冰层之下的土卫二海洋似乎具有类似地球的洋流活动

据外媒报道,埋藏在20公里冰层之下的土星卫星之一土卫二的地下海洋,似乎具有类似于地球的洋流活动。这一理论是从土卫二冰壳的形状得出的,它挑战了目前认为土卫二全球海洋是同质的想法。

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土卫二是一个直径约500公里的小冰球(约为地球卫星直径的1/7),是土星的第六大卫星。尽管它的体积很小,但土卫二在2014年吸引了科学家的注意,当时卡西尼号航天器飞越发现了它的大型地下海洋的证据,并从南极的冰层裂缝中的喷泉状喷发中取样取水。它是太阳系中为数不多的有液态水的地点之一(另一个是木星的卫星欧罗巴),使它成为天体生物学家寻找生命迹象的目标。

土卫二上的海洋与地球的海洋几乎完全不同。地球的海洋相对较浅(平均3.6公里深),覆盖了地球表面的四分之三,顶部受太阳光照射较暖,而靠近海底的深处则较冷,而且洋流受风的影响;与此同时,土卫二上似乎有一个横跨全部星球、完全在地表下的海洋,至少有30公里深,顶部靠近冰壳的地方被冷却,底部则受月球核心的热量加热。

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尽管它们存在差异,但加州理工学院研究生Ana Lobo提出,土卫二上的海洋具有类似于地球上的洋流。这项工作建立在卡西尼号的测量结果以及环境科学与工程教授Andrew Thompson的研究基础上,Thompson一直在研究冰和水相互作用的方式。

土卫二的海洋和地球的海洋有一个重要的特征:它们都是咸的。而3月25日发表在《自然-地球科学》上的研究结果表明,盐度的变化可以作为土卫二上海洋环流的驱动力,就像它们在环绕南极洲的地球南大洋中的作用一样。

Lobo和Thompson与JPL的Steven Vance和Saikiran Tharimena合作,加州理工学院为NASA管理这项工作。

卡西尼号的引力测量和热量计算已经表明,冰壳在两极比赤道更薄。Thompson说,两极的薄冰区域可能与融化有关,赤道的厚冰区域与冻结有关。这影响了洋流,因为当咸水结冰时,会释放出盐分,使周围的水更重,导致其下沉。在融化的区域则会发生相反的情况。

"知道了冰的分布,我们就可以对洋流模式进行约束,"Lobo解释说。基于Thompson对南极洲的研究,一个理想化的计算机模型表明,由冰层结构确定的冰冻和融化区域将由洋流连接。这将形成极地到赤道的环流,影响热量和营养物质的分布。

“了解地下海洋的哪些区域可能是我们所知的最适合生命的区域,有一天可以为寻找生命迹象的努力提供信息,”Thompson说。

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