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喧嚣的世界'Encelade

在土星的第六大月亮,皱纹的景观和巨大的冰射流建议存在液体水底的存在。

Carolyn Porco. 用于科学N°376
本文保留用于科学用户

当旅行者2探头越过由土星和卫星形成的系统时,1981年,它几乎没有来自小型午餐恩吉拉。在几个小时内,探头收获了一部有长令人难以置疑的科学家的图像。然而,即使是卫星,也是非常多样化的土星,Ensender是古怪的。它的冰面与新雪一样白色,辉煌,而其他大气的卫星符合陨石坑,酶在大平原的地方,是最近的地质活动的标志。然而,直径为504公里,酶似乎太小而不能产生足够的内部热量。不寻常的东西必须到达这个月亮,以在其表面的如此广阔的区域上擦除裂缝的痕迹。

Voyager 2的简要访问似乎只瞥了一眼,只获得了北半球的一些中分辨率的图像,南半球的低分辨率覆盖,南极没有任何东西。我们仍然不知道我们过去了。

Voyager唤醒的利息2访问对埃卡内尼亚系统勘探Cassini Mission的主要目标进行了详细审查。 Cassini于1997年推出,Cassini于2004年抵达了一个好港口。同年12月,她在泰坦氛围中放弃了霍耶探测器,是最大的土星卫星,在开始参观其余的Saturnian系统之前,尤其是酶,近几个月更密切地检查过。

一个折磨的月亮

在构造折磨的这个小体的表面上观察到的卡西尼是任何行星探险家的梦想。不仅产生足够的热量来喂养改变其表面的地质活动,但它还含有有机化合物和可能的通道甚至是海洋,地下水液。能量,有机化合物,液态水:我们所知道的生活存在的三个先决条件......

我们前往一个重要发现前面的第一个索引即使在第一次飞过卡西尼之前也给了我们。 2005年1月,卡西尼队拍摄了这款月亮的第一个图像被阳光照亮。当我们看看“反对背光”时,细颗粒变得更加明显。在旅行使命期间,这种镜头非常成功,揭示了在外部行星的环和卫星的环和气氛中检测到困难的结构;他们是促进探索的关键。

2005年1月的图像显示出从月球的南部极性肢体出现的光芒。旅行社的所有退伍军人立即想到了IO天堂的火山羽毛,木星的火山月亮,或者是一个海王星月亮的Triton氛围的动植物。在Cassini的成像团队中,有些人确信这一辉光证明了南部塞尔登钢管的材料蔓延;但是,当相机面对阳光时,其他人都会怀疑经常创造的文物。如果没有时间继续进行详细的分析,我决定不公开宣布它。但确认并没有花费长时间。

沿着厄瓜多尔的2月和2005年2月和2005年3月的前两个整体过度提供了壮观的结果。事实上,旅行所见的光滑平均覆盖着梯子的梯子。在某些地方,表面在各个方向上围绕多个沟槽,一些直线,其他曲线。在许多地方,表面被深雪橇半公里指出。在甚至更小的规模上,较窄的裂缝网络或多或少平行的绘制板。这些疤痕显然显示出多种和不同的暴力构造活动的一集。

杆子的惊喜

2月概述提供了一个新的背光图像,显示比前一个更壮观的发光。此外,Cassini的磁力计表明,土星的磁场线在Ensender中偏转,捕获重离子的标志。这些离子的来源似乎是南极。文物的假设较少,不那么可信......

然后,它决定通过在下次概述的海拔地区降低1000公里,预定于2005年7月14日的概览。那天,Cassini飞过南部灾区的牛水岛。这是第一次,南极有明显的愿景,其中从我们在太阳系中知道的所有人都发现了一个惊人和地质上的景观。

覆盖南极的地面是附近的圆形区域,完全没有陨石坑,非常明显地缺口一些深的平行裂缝,我们绰绰有于“老虎条纹”。它们各自延伸超过130公里,并在其末端弯曲。在划痕之间,土壤比平均和细纹更亮。整个地区通过山脉和同心山谷的连续和蜿蜒的循环边界明显地限定了55度的南纬。该边界的含义在经度下间隔约45度,并且有些是通过广泛缺乏陨石坑朝向赤道延伸的长裂缝的起点。

山脉和山谷的结构和处置表明,边界是在南北方向水平压缩的影响下形成的,例如喜马拉雅山等构造边界,并且所有这个封闭区域encendo是相当于的Medio-Atlantic Dorsal - 一个新表面形成的扩展区域并生长出来。

这个小月亮的面孔可能从戏剧性的过去作证,但它的目前更加非凡。在极地地区的周围游览期间,卡司尼收集了微小的颗粒,显然是从老虎条纹区域。还检测到水蒸气,以及二氧化碳,氮和甲烷。卡西尼队越过云。

热排放量

此外,探针沿着骨折测量了高温,可能达到180个开尔林(-93°C),即要说远高于预期的阳光的70个开塞尔林斯。这些位置散发了每平方米60瓦的相当于60瓦,比黄石地热区域大约25倍!在低于红外仪器分辨率以下的小表面上,温度甚至更高。

爱上了这些发现,我们计划了一系列南极射击,具有非常高的分辨率和非常高的太阳能对比。与此同时,在背后灯上的其他卫星的许多图像没有类似于Ensender的闪光,使我们能够忽略伪影的假设。

我们的最后一个疑惑地飞走了探头于2005年11月27日收集的图像。壮观,它的区别在于空间中弹出的细冰颗粒的狭窄喷气机的领带,至少形成了数百公里超过了数百千克在月亮的南极之上。

随后的分析表明,喷射源的来源与虎划痕的最热点重合,第一有形证明热和有源弹射之间的链路。大多数粒子都倒回到地面,但有些速度有足够的速度来逃避在土星周围的巨大吸引力和卫星,形成外圈 e。这些图像构成了超越所有等待的发现:小月亮中的内部活动也很冷。

第一个结果于2006年3月发表,杀人立即处于所有关注的中心。从那时起,卡西尼综述了几个整体过度,进一步穿透到羽流的密度区域,高达25公里的表面。在其概述之一期间,Cassini改进了水,氮,二氧化碳和甲烷的蒸汽浓度的测量,并检测了其他化合物的存在,例如乙炔和氰化物,以及痕量乙烷,丙烷,苯,甲醛等有机分子。

在另一个更接近的概述中,Cassini将他的相机指向喷气机的来源。过速速度使得特殊的全景随访技术必须避免运动模糊。获得的图像的序列显示,虎条的深度达到300米,它们的墙壁 v 那个冰块从房子的大小窝窝口。

出乎意料地,颗粒喷射器的通风口并不与骨折的其余部分实际区别。我们推断出没有很长一段时间的通风口仍然活跃:冷凝蒸汽形成冰盖,在不会显着改变其邻居之前谴责通风口。然后,地下压力进一步打开了沿着骨折的新通风口,这也最终被脱落,等等。

除了令人叹为观止的地质现象的概述外,Cassini的图像还提供了精确的尺寸和衔接形式的测量。这一月亮的质量从Cassini的轨迹中推断出从引力紊乱中推断出来,揭示了土星主要卫星的最岩石。其平均密度为每立方厘米1.6克,卫星被确定为60%的岩石,可能是由厚的水冰块包围的岩石芯,厚厚的岩石。

在地球上,岩石中含有的某些同位素的放射性崩解是内部热的起源。瑞拉可能是一样的。然而,这种岩石的岩石仍然是不足以产生沿着裂缝和推导的地质表现的热能。必须存在另一个热源。唯一可象征性是通过潮汐效应进行加热。与太阳的引力影响和月亮练习对我们的星球的限制相同,土星的引力吸引力扭曲了内部的内部。

潮汐力量

加胞轨道是一个细长的椭圆形,或“偏心”;卫星接近土星越多,变形约束越高。这些限制在小月亮内的热量中消散。严重程度也可能在救济的特性中发挥作用。虎的条纹相对于土星的方向倾斜45度,潮汐力自然解释的方向。

潮汐效应加热的幅度不仅取决于轨道的偏心,而且考虑了天体的刚性。非常刚性的主体会抵抗变形,而完美弹性的物体会变形而不会耗散能量。由粘性材料形成的月亮将变形和升温,与几个相对于彼此移动的刚性部件的月亮,例如通过故障分离的大板。事实上,通过潮汐效应的加热不一定在包裹体内均匀:它可以集中在外冰包络中,或者在该包络的某些区域,例如裂缝。

通常,通过潮汐效应的加热最终枯竭。天体岩石的变形永不立即,因此从未与产生它的力相阶段。这导致引力夫妇的出现改变月球的轨道运动并逐渐循环其轨道。然后潮汐力停止变化,月亮冻结的形状和加热端。然而,升力法术不同:由于与其大杀死姐姐的轨道共振,其轨道仍然椭圆形。每次提供两个轨道,Dioné描述了一个。这种同步一致地增强了狄奥尼施施加的引力影响,并保持包裹轨道的椭圆形。

然而,即使这种情况也不充分。詹妮弗Meyer和Jack Wisdom,Massachusetts理工学院,分析了眶型酶配置,并显示出月球投资的潮汐能量低于南极畅通无阻的五倍,而潮汐能在内部消失的方式月亮。在其目前的轨道上,酶根本无法获得足够的能量,以便它解释了其热量生产。

一个粘稠的月亮?

然而,只有我们假设目前的潮汐效应的加热必须与其热量恰当地对应它时,悖论才存在。如果酶仍然由于早期的潮汐热潮而发出热量?根据1986年提出的情况,Jupiter的月亮,月亮的轨道及其内部粘度可以影响另一个,导致轨道偏心和内部热量的循环变化。

想象一下,我们留下了寒冷,准刚性酶和几乎圆形的轨道。潮汐加热很低。 Dioné的引力影响造成轨道偏心的增加,这导致冰包络中的变形和粘性加热的压力更大。偏心和加热继续增加,直到通过潮汐效应供应能量超过月球疏散热量的能力。然后内部温度开始上升,使内部材料更加疣,这进一步加强了潮汐效应。在另一种情况下,月亮不会失去刚度,而不是因为它变得更加艰难,而是因为潮汐力裂开冰并引起剪切运动。沿着裂缝的摩擦消散了潮汐能,并在本地驱动到升温。

在任何一种情况下,能量的最佳耗散具有使圆形月亮的轨道的效果,直到趋势最终逆转:潮汐的加热是降低并低于表面的散热能力。月亮开始冷却,冰再次变得僵硬,裂缝关闭。这个循环可以持续数百万年,然后重复自己。

一般思想是,能源的贡献和生产不静止,并且不仅仅在整个周期上平衡。在给定时刻,月球的热释放可以小于或大于平均值,大于内部加热。

Greg Ojakangas和David Stevenson在加州理工学院,表明,根据温度的冰粘度变化来控制的循环可以在IO的情况下运行,例如Ensender,在摄入之间存在分歧和热秀。不幸的是,J. Meyer和J. Wisdom得出结论,这种情况不能用于酶,这不足以足够大。另一方面,涉及开启和关闭缺陷的周期仍然是可能的,但必须更详细地研究它。

来自南特大学的加布里埃尔托比,他的同事们审查了另一种解决方案:潮汐能量侧重于南极的永久弱势领域。他们模拟了对潮汐力的敏捷反应假设在南极下方是低粘度的区域,使这片衬里比其余的刚度更加僵硬。该模型设法再现出现热量的产生,但在两个条件下进行惊人的含义。

液体层

首先,南极的冰应该很热,也就是说靠近其熔点;然后,在冰包络和岩石芯之间几乎所有南半球的液体层都应该存在。没有这种情况,不仅变形,因此粘性加热是不够的,但它是赤道,它们会观察它们而不是极点。

如果我们知道Ensender南部的羊毛帽实际上是一公里,那么地下海的想法更加令人信服。据盖菲尔·柯林斯,惠顿学院和杰森·古德曼,这个盆地可能是地下海的表现形式:液体水浓密的冰,该地区的总量将较低。整个南北地区都将是一个巨大的崩塌盆地。

事实上,海洋的存在可以间接地占地质多样性的追加。从加州大学到圣克鲁斯的Carnegie Outha和Francis Nimmo的Isamu Matsuyama并已表明,酶(特别是南北裂缝和Circumpolar山脉)的主要地质特征的位置和定位是一个标志冰包络相对于月球的旋转轴线移动。就像酶一样是巨型陀螺仪,其外壳自由滑动和枢转。

这个想法将解释为什么地质活动区域位于南极:具有低于平均密度的热区域,将自然地朝向旋转轴线干扰。此外,南极下方的较温暖的区域将在冰封面上层下的对流上升,并将解释南极地形的外观,似乎从中心生长。因此,对于冰包络移动,因此需要解耦深度材料的冰的液体层是必要的。

收入活动的完整解释可能是这些效果的组合。如果克罗斯经历了由裂缝调节的加热循环,如果外冰包络的潮汐变形是相当快的,则裂缝可以在杆下面的热和延性区域中扩散,也许在海中。水平的摩擦然后这些骨折将有助于南极下的全球粘性加热。冰可以沿着深裂缝熔化,熔化水会增加加热效率。因此,地下海可以自维持,液体水从上层冰包饲喂潜在的海洋。只要海洋在循环冷却阶段没有完全冻结,该过程将继续。

而且,液态水的存在将解释观察到的爆发。来自加利福尼亚大学到伯克利的迈克尔芒果表明,地下海的部分凝胶将增加其压力并迫使液体回去。如果液体实际上升高到表面,则一个对散热问题的简单答案:水流以非常有效的方式带来热量。这意味着喷气机实际上是在地下液体水箱中绘制其材料的喷泉。

辽, lieu de vie ?

我们仍然必须改进和测试我们的理论,但在所有情况下,液体水存在于融曲表面以下的某个地方几乎是不可避免的。如果是这样的话,它表明这个小月亮的可能性包括有利于生命或至少其前体的环境。所有的寿命需要似乎都有:液态水,足够的化学元素和能量。酶环境的最佳地面类似物是火山层,其中液体水在燃烧岩石中循环循环,总缺乏太阳光。存在有生物体消耗氢和二氧化碳,产生甲烷,氢气和硫酸盐,能量仅由地球的内部热供应。

许多问题仍然存在。他们将需要特定探针的轨道或降落。能够精确地绘制引力场和浮雕的轨道器将提供月球的内部质量分布,并推出可能的地下海;具有地震表的前方将检测表面下方的液体流动。

空间任务开发所需的成本和时间需要仔细选择要探索的地方。许多科学家们都不耐烦地返回欧洲,因为这个木星月亮也似乎占据了一个地下海洋,也许是生活。封闭探索似乎更有前途。实际上,正如我们不知道欧洲的活跃通风口,有必要非常深入地寻求可能的生态系统。另一方面,为了探测酶的内部,它足以在羽流之上飞行或在南极落地并在空中看。前往埃斯科尔利亚的旅程将探索泰坦的另一个机会,另一个有希望的目的地探索生命的第一次的目的地。

但是,目前,让我们品尝了一个关于土星的第一使命和其卫星游行的首次使命揭示了一个小冰冷的月亮,地质上梦幻般的地区。 Plantotolociper无法更好。

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