“土卫二”的冰层下竟然存在洋流？|卡西尼|土卫二|土星|地球|太阳系

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酷似月球的“土卫二”同样布满了环形山（图源：NASA）

满博成 供稿

在我们的观念中，洋流似乎是地球特有的自然现象。洋流的交汇处，上涌的海水带来了海底的营养物质，形成了大大小小的渔场。近日，加州理工学院的一项研究打破了这一常识，科学家在“土卫二”冰封的海洋下，发现了大洋涌动的痕迹。

不起眼的“土卫二”

在土星的82颗卫星中，“土卫二”（又称恩克拉洛斯，Enceladus）只是个很不起眼的小个子（直径只有500km）。“土卫二”表面被厚厚的冰层覆盖，像一面镜子一样，能够近乎百分之百地反射太阳光，因此成为太阳系中最亮的卫星。

1789年，威廉赫谢尔通过手工磨制的望远镜观测到了“土卫二”，由于其与土星距离太近，处于土星光环物质最密集的部分之中很不起眼，并未得到重视。直到上世纪八十年代，旅行者号系列探测器才揭开了“土卫二”的庐山真面目。

旅行者一号（图源：NASA）

旅行者一号和旅行者二号带回的资料让天文学家留意到了这颗小卫星，它的地质活动相对于地球年轻且活跃。与月球不同，虽然同样布满了小行星和陨石撞击形成的环形山，但“土卫二”上有大片的平坦地形。 这种地形本不应出现在位于土星环内的“土卫二” ，这表示这颗星球上存在着年代靠近现在且相对活跃的地质活动，把曾经的陨石坑化为了平原。

2004年，卡西尼号飞船对“土卫二”进行了近距离观察，并在十数年间进行了多次观测，为天文学家带来了更加全面的数据。卡西尼号飞船在“土卫二”上观测到了冰火山喷发和间歇泉的直接证据，这一发现使“土卫二”成为太阳系中第四颗存在火山活动的天体。较小的体积意味着更小的星核，在经历太阳系早期内部核心能量的猛烈释放后（诸如火山喷发等地质现象），越小的核心越容易熄灭，使星球如同火星一样沦为一片死寂。

“土卫二”几乎完全隐身于土星的光环中，只能隐约看到一个小亮点（图源：NASA）

“土卫二”的喷射物质中有大量碳氢化合物，这是构成地球上生命的基础物质。2017年，NASA宣布“土卫二”上具有存在生命的可能。不过，星球表面零下一百多度的低温环境，很难让人对生命的存在抱有希望。

“土卫二”的洋流预测

卡西尼号获得的遥感数据反映出“土卫二”的星球整体重力分布，证实了天文学家的推测：“土卫二”厚厚的冰层下，存在着一个液态水组成的海洋（岩石和海水的重力反映有很大不同）。在地球上，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，在太阳的辐射和季风的作用下形成了洋流。而“土卫二”冰层下的海洋更深（至少30公里深）且覆盖全球。

“土卫二”切面示意图（图源：NASA）

加州理工学院关于“土卫二”的最新研究显示，在这个同样充满海洋咸水的星球上似乎存在洋流。卡西尼号的引力测量和热计算表明，两极的冰壳比赤道薄，负责这项研究的汤普森教授表示，这种冰盖的差异性变化极有可能是 “土卫二 ” 内部岩浆热液活动引起的。

恒定的热量供给成为了极地地区的热源，形成了薄冰区，而寒冷的赤道则覆盖着更厚的冰层。这种差异形成的原因同样也是冰层自身作用的结果， “土卫二 ” 反射所有阳光，无法向地球一样接收到来自太阳的热量，形成赤道热两极冷的局面。

“土卫二”和英国差不多大（图源：NASA）

这种两极与赤道间的冰层厚度差异，同样反映了冰层下海洋水体的温度差异，而温度差异恰好是地球上洋流形成的原因之一。咸水结冰时，结晶的水会释放出之前溶解在其中的盐，使周围的水变重发生下沉的现象；咸水融化时会吸收盐，使周围的水体因变轻而上升，这种冷热的交替变化同样可能形成洋流。

洋流的存在会带来不同水层之间的物质交换，在生成某些可能产生生命基础物质的化合作用触发机制的同时，还会带来大量的底层沉积物，进一步促进化合作用的发生。而大量碳氢化合物的化合作用，正是生命能够形成和产生的前提条件。地球就是这样诞生了生命最原始的物质 —— 蛋白质，也许 “土卫二 ” 上真的有生命呢！

参考文献：