這就是為什麼土星的「海洋衛星」不斷向太空噴出液體

原標題：這就是為什麼土星的「海洋衛星」不斷向太空噴出液體

土衛二是土星的第六顆衛星，覆蓋著數英里厚的冰層。下面是液態海洋，它通過南極的一系列裂縫從地表噴涌而出，不斷向太空噴射間歇泉。那個間歇泉含有海底通風口、鹽水甚至甲烷的痕跡，這表明漆黑的海洋可能含有生命。

加州大學戴維斯分校的地球物理學家麥克斯韋魯道夫說，月球在太陽系中是獨一無二的。他領導的一項新研究發表在《地球物理研究快報》上，對「虎紋」和穿過它們的間歇泉提出了解釋。當土衛二在軌道上加熱和冷卻時，它的冰殼在壓力下彎曲，讓水溢出到地表。

加熱和冷卻的循環是由月球本身的運動驅動的。每隔一億年左右，土衛二圍繞土星的軌道形狀就會發生變化，從更圓形變為更橢圓形並返回。當軌道更橢圓時，月球被土星的引力擠壓得更緊，然後被釋放。「它會導致整個冰架被拉長，就像被揉捏一樣，」魯道夫說。只是冰的輕微起伏就足以加熱整個月球並稍微融化外殼。

然後，當月球的軌道變成圓形時，它的地殼再次冷卻下來。冰架向下擴展進入隱藏的海洋。魯道夫說，接下來發生的事情「對於任何曾經將一瓶蘇打水放入冰箱的人來說都是顯而易見的」。「水結冰時的體積變化會導致壓力增加。[在土衛二上]，這發生在全球範圍內。」

當壓力變得太強時，外層的冰會破裂，就像麵包的外殼隨著柔軟的內部膨脹而裂開一樣。堆積需要數百萬年的時間，但裂縫會在幾秒鐘內出現，從地表開始，向下射入約 9 英里的地下海洋。

裂縫只能延伸到兩極的海洋，那裡的冰最薄。「第一個裂縫是在[土衛二的]北極還是南極形成，這是一個偶然的問題，」魯道夫說。「但一旦發生，它就會引發一系列導致虎紋裂縫的事件。」 該過程可能在每個冷循環中反覆發生。

但僅靠壓力並不能完全解釋間歇泉。根據魯道夫和他的團隊運行的模型，即使是所有新形成的冰也不足以將水擠到地表。土衛二的照片並沒有顯示液態水從月球光滑的表面溢出的明顯痕跡。

在這裡，未參與這項新研究的羅徹斯特大學天文學家 Miki Nakajima 描述的一個過程可能會發揮作用。2016 年，Nakajima證明，如果液態水沿著冰裂縫的一部分向上推，它可能會在太空真空中開始自發沸騰。「我們知道表面的裂縫厚度，但我們並不真正知道內部發生了什麼，」Nakajima 說。「它可能是一條直線；這可能很奇怪。」 蒸汽無論如何都會逸出，因為即使是最狹窄的裂縫也可能發生沸騰。

任何一條通往海洋的裂縫都不會產生太多的水。在裂縫深處，水可能在沸騰，一個人站在表面上會被細霧包圍，而不是噴射。製作人類從太空拍攝的間歇泉需要許多裂縫和管道。Nakajima 說，如果解釋是正確的，那麼在土衛二上還有許多比老虎條紋更小的裂縫，天文學家還沒有足夠近地看到。

其他力量也可能在起作用。溶解的二氧化碳或其他氣體會像蘇打水中的碳酸化一樣冒泡到表面，將水噴射到表面。去年在美國地球物理聯盟會議上發表的未發表的工作也表明，水可以通過裂縫中的冰融化釋放出來，而不是從被掩埋的海洋中釋放出來。

美國宇航局噴氣推進實驗室的歐羅巴專家 Elodie Lesage 在給《大眾科學》的一封電子郵件中寫道，沒有直接證據表明木星的衛星上有冰火山，儘管木星表面的某些平原看起來可能是液態水的結果，但基於她指出，根據新發現，歐羅巴上任何潛在的冰火山的形成原因可能與土衛二上的完全不同。「液態水似乎不太可能從木衛二的海洋上升到其表面，」她解釋道。相反，水袋可以嵌入地殼中，並在它們開始結冰時爆炸，再次「就像有人忘記在冰箱裡的一罐蘇打水一樣」。

卡西尼號太空探測器最後一次調查土衛二是在 2015 年——它在月球表面上方 30 英里處飛行——而歐羅巴冰噴發的數據主要來自遙遠的望遠鏡圖像。下一次前往歐羅巴的任務計劃於 2024 年發射。「那裡發生的一切都不太清楚，」魯道夫說。

關注我，了解更多。