卡西尼號飛船發現土衛二存在液態水證據(圖)

2010-02-12 20:46

冰粒和水蒸汽從土衛二的多冰地表裂縫中噴出

在繞母星軌道運行時，土衛二會受到潮汐力影響。這種能量在土衛二南極地區產生一個「熱區」。大裂縫（左圖）的溫度比周圍冰面高出100度。這些所謂的老虎斑紋是羽狀噴流（右圖）的源泉。

這一次，「卡西尼」號又在土衛二大氣層中探測到帶負電的水分子。在地球上，類似這樣的離子經常存在於處在運動狀態的液態水中，例如瀑布或者海浪。土衛二上沒有「巨浪翻滾」的景象，但南極附近卻有一個非常活躍的區域，那裡的水蒸汽和冰粒從地表裂縫中噴出並升入高空。

英國倫敦大學學院穆勒太空科學實驗室的安德魯·考特斯（Andrew Coates）在接受英國廣播公司新聞頻道採訪時表示：「我們發現了帶有額外電子的水分子。額外電子的獲得通過兩種方式，一個是從周圍電漿環境獲得，另一個是以噴射流體出現的水簇發生摩擦所致。後一種方式就像是摩擦一個氣球並讓它粘在天花板上。」

「卡西尼」號已在這種羽狀噴流中發現鈉的蹤影，說明可能在任何長期與內部深處岩石接觸的液態水中發現被溶解的鹽。最新進行的觀測是由「卡西尼」號上的電漿體分光計(以下簡稱Caps)完成的。這些設備最初被用於獲取土星磁環境的數據，方式是通過測量進入儀器的離子和電子的密度、流速以及溫度。

科學家從未設想過利用Caps對土衛二上的噴流進行取樣，並最終為土衛二存在液態水這一重要論斷提供進一步證據。考特斯說：「毫不令人感到吃驚的是，土衛二上有水存在。這些短期存在的離子是額外證據，證明存在地下水，同時也告訴我們哪些地區存在水、碳、能量以及生命所需要的一些重要要素。在對這些離子的質量進行觀測時，我們得出了驚人發現。光譜中出現幾個峰值，進行分析的時候，我們發現了水分子彼此聚集在一起產生的影響。」

考特斯及其同事將Caps的觀測數據刊登在《Icarus》雜誌上。這些測量是2008年「卡西尼」號在一次近距離飛越時穿過土衛二羽狀噴流時進行的。Caps不僅發現了帶負電的水離子，同時也發現了存在帶負電碳氫化合物的線索。此前，「卡西尼」號的離子和中性粒子質譜儀已證實土衛二上存在帶正電碳氫化合物。

在土星最大的衛星——土衛六「泰坦」上，Caps也發現了帶負電的碳氫化合物。在這顆衛星上，Caps發現了巨大的離子，其中一些的質量超過1.3萬 amu(1 amu相當於1個氫原子的質量)。考特斯說：「如果存在一個擁有甲烷和氮的大氣層，在用來自土星磁氣圈的粒子和來自太陽的紫外光對其進行轟擊時，你便可以創造大型分子。隨著高度的降低，它們的體積逐漸增大。它們是泰坦薄霧的源泉，由於最終降落地面，它們同樣有可能是地表沙丘的源泉。」「卡西尼」號任務是美國宇航局、歐洲航天局以及義大利航天局的一個合作項目。