科学家发现土卫二冰下海洋中的全球性洋流

海洋覆盖了地球上四分之三的表面积,但是在我们太阳系中,有一颗星球上不但有液态海洋,而且几乎整颗星球都被海洋所覆盖,是名副其实的水球,这就是土卫二,更确切的说它应该是一个水冰球。

土卫二是土星的第六大卫星,它的直径只有500公里(大约相当于月球直径的1/7),尽管土卫二的体积很小,但是其却具有一个平均深度达到30公里的海洋,而地球海洋的平均深度才3.6公里。

艺术家的渲染图显示了土卫二内部的切面图。一股冰粒子、水蒸气和有机分子从土卫二南极地区的裂缝喷出。图片来源:NASA / JPL-Caltech
艺术家的渲染图显示了土卫二内部的切面图。一股冰粒子、水蒸气和有机分子从土卫二南极地区的裂缝喷出。图片来源:NASA / JPL-Caltech

虽然土卫二距离太阳非常遥远,而且自身的体积也很小,它的表面上也被一层厚厚的冰层所覆盖了,但是在冰下20公里的深海中,依然有液态水存在,并且在冰下海洋中,可能还会具有类似于地球海洋的洋流运动。

土卫二冰下海洋保持液态有两个方面的原因:

一方面是因为土卫二的核心是比较温暖的,土卫二距离土星中心才不到24万公里,虽然它已经被土星潮汐锁定了,但是有的时候它也会受到土星外围大卫星土卫四的引力扰动的影响,这会为核心提供额外的能量,从而加热核心,使得其海洋深处不会被冰冻。

第二个方面就是土卫二的海水和地球一样,都是咸的,里面含有大量的盐分,这也会降低海水的熔点。

实际上土卫二海水的洋流和它所含的盐分有很大的关系。

当土卫二表层海水结冰的时候,它就会释放盐分并使得冰盖附近的海水变重,从而更咸的表层海水会不断的下沉,这就导致了海水上下循环的产生。这种模式和地球上南极附近的海水非常类似,南冰洋附近的海水下沉上浮,将海底丰富的营养带到表面上,从而滋养了南冰洋富饶的生物资源。

该图显示了土卫二,上面有冰粒,水蒸气和有机分子的羽流,它们从土卫二南极地区的裂缝喷出。图片来源:NASA / JPL-Caltech
该图显示了土卫二,上面有冰粒,水蒸气和有机分子的羽流,它们从土卫二南极地区的裂缝喷出。图片来源:NASA / JPL-Caltech

另外根据卡西尼号的引力测量和热量计算发现,土卫二两极地区的冰盖厚度比赤道地区的冰层更薄,说明两极地区的温度相对赤道会比较高一些,这也预示着海水除了上下流动外,还会有一个全球性的两极到赤道的洋流运动。

科学家对土卫二感兴趣的一个原因是,它是属于太阳系中有液态水的少数星球之一,另外一个著名的液态海洋星球是木星的卫星木卫二欧罗巴,液态水也为生命的存在提供了某种可能性。

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