土衛二(Enceladus,又稱恩克拉多斯)是土星的一顆冰冷衛星,擁有鹹水地下海洋。最近有研究發現,該衛星散發的熱量遠超預期,可能源自於這片海洋。這進一步佐證了它能夠維持生命存在的觀點。
英國牛津大學(University of Oxford)在新聞稿中指出,由美國西南研究院(Southwest Research Institute)、亞利桑那州行星科學研究所(Planetary Science Institute)和該校的研究人員所主導的研究發現,土衛二的北極存在顯[ascii]著[/ascii]熱流的證據,這推翻了先前熱量散失只侷限於其活躍南極的假設。
如果這顆冰冷的衛星是個被動天體(指不自行發光或發熱的天體),這項發現證實,它散發的熱量遠遠超過人們的預期,進而增加了它能夠維持生命存在的證據。
土衛二是一個高度活躍的世界,擁有一個遍及整顆衛星的鹹水地下海洋,據信這是其熱量的來源。液態水、熱和適當的化學物質(例如磷和複雜的碳氫化合物)的存在,意味著其地下海洋被視為在太陽系中地球以外,最適合生命演化的地方之一。
但只有當土衛二的地下海洋擁有穩定的環境,能量的產生與散失保持平衡時,它才能維持生命的存在。這種平衡由潮汐加熱維持——土星的引力在土衛二繞其公轉的過程中對其產生拉伸和擠壓,從而在其內部產生熱量。
如果土衛二無法獲得足夠的能量,其表面活動就會減緩甚至停止,海洋最終可能會凍結。另一方面,能量過多則可能導致海洋活動增強,進而改變其環境。
科學家先前僅在土衛二的南極直接測量其熱量散失,該地區地表深處的裂縫中會噴出壯觀的水冰和水蒸氣柱。相較之下,科學家一直認為其北極的地質活動並不活躍。
現在,研究人員利用美國太空總署(NASA)的無人太空船「卡西尼號」(Cassini)的數據,比較了土衛二北極地區在2005年冬天和2015年夏天的觀測結果。
這些數據被用於測量土衛二「溫暖」(攝氏0度或華氏32度)的地下海洋在熱量,穿過其冰殼傳遞到該衛星冰冷的表面(攝氏-223度或華氏-370度),最終輻射到太空的過程中,損失了多少能量。
研究人員藉由模擬極地夜間的預期地表溫度,並與「卡西尼號」的觀測資料進行比較後發現,北極地表溫度比預測值高出約7克耳文(Kelvin)。這種差異只能用下方海洋的熱量散失來解釋。
結合先前估算的土衛二活躍南極散失的熱量,該衛星的總熱量損失高達54吉瓦(gigawatt,或稱十億瓦特),這個數值與潮汐力產生的熱量產生預測值非常接近。
這種熱量產生與散失之間的平衡有力地說明,土衛二的海洋可以在地質時間尺度上維持液態,進而提供一個生命可能出現的穩定環境。
這項研究的報告撰寫人之一、牛津大學物理系和行星科學研究所的研究人員霍維特(Carly Howett)說:「了解土衛二在全星球範圍內散失了多少熱量,對於判斷它能否支持生命至關重要。」
她說:「這項新的研究成果支持土衛二的長期可持續性,這對於生命的發展非常重要,這真是令人振奮。」
上述研究成果於11月7日發表在《科學前緣》(Science Advances)期刊上。#
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