土星的“死星”卫星土卫一可能拥有科学家从未相信可能存在的地下海洋

对土星“死星”卫星土卫一的一项新研究发现了年轻的地下海洋可能适合早期生命形式存在的证据。

天文学家发现，土星的一颗名为土卫一的小卫星在其厚厚的冰壳下可能隐藏着液态海洋，因此可能具备适宜居住的条件。

这一令人震惊的发现从根本上改变了海洋卫星的定义，并最终可能重新定义我们在太阳系卫星上寻找外星生命的过程。这是因为，乍一看，土卫一——绰号“死星”，因为它有一个大陨石坑，类似于《星球大战》中帝国的空间站——看起来并不像科学家期望的那种能够支撑海洋的天体。事实上，它看起来根本无法支撑如此巨大的液体。

这一水域发现背后的团队估计，海洋位于土卫一冰壳表面下方约 12 至 18 英里（20 至 30 公里）；研究人员还认为它相对年轻，只出现在200万至2500万年前。 然而，尽管海洋隐藏了数百万年，但海洋似乎至少占月球体积的一半。

发现小组成员、巴黎天文台科学家瓦莱里·莱尼 (Valery Lainey) 告诉 Space.com：“这里的主要发现是发现了太阳系物体的宜居条件，我们永远不会想到会有液态水。” “真是太惊人了。”

这一发现使土卫一与它的土星卫星土卫二更加相似，科学家们已经知道土卫二拥有地下海洋。两颗卫星与这颗气态巨行星的距离相似，大小也相似，被冰覆盖的土卫二直径约为 310 英里（500 公里），而同样寒冷的土卫一直径稍小，直径为 246 英里（396 公里）。

两颗卫星之间的一个关键区别在于，土卫二的海洋以大量喷流和羽流的形式冲破其表面，而土卫一的海洋尚未破裂其冰冷的地壳。

这意味着，虽然美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船能够飞过土卫二喷出的冰羽以确认其海洋，甚至发现其中包含的一些复杂分子，但该宇宙飞船无法为土卫二做任何这样的事情。

莱尼继续说道：“令人惊讶的是，我们没有看到任何东西，但土卫一冰壳的厚度足以维持这片海洋，数百万年来没有任何重大活动背叛它。” “这就是为什么卡西尼号没有在土卫一表面发现任何东西。”

然而，这并不意味着卡西尼号在协助发现土卫一海洋方面没有发挥关键作用。卡西尼号在 2017 年有意撞向土星系统之前，已经在土星系统中度过了 13 年。

土卫一的“摇摆”

莱尼和同事在使用卡西尼号数据调查土星环中被称为“卡西尼分裂”的断裂处时，发现了土卫一拥有埋藏的液体海洋的最初迹象。

2010年，当研究小组试图找出土卫一轨道的变化是否会导致卡西尼分裂时，他们注意到土卫二的自转和轨道都发生了奇怪的变化。该团队在 2014 年确定，这些大的天平动要么是土星卫星具有畸形的固体岩石核心的结果，要么是地下海洋导致其外壳独立于其核心振荡。

当团队最终对土卫一的运动进行建模时，突破出现了，并确定只有像煎饼一样拉长且平坦的岩石核心才能负责观测。显然，这与团队在现实生活中看到的情况不符，而且，土卫一自 2014 年以来的轨道演变方式也为全球地下海洋假说提供了支持。

莱尼说：“不存在与土卫一的自转和轨道演化相适应的刚性内部结构。” “最终成功证明这就是解决方案，真是令人欣慰。”

被水淹没的月亮

该团队不仅能够确定海洋仅存在了几百万年（由于土卫一的轨道仍然平坦或偏心），而且机组人员还能够计算出可能存在多少水在月球的海洋中。

莱尼说：“土卫一的体积至少有 50% 被液态水充满。” “对于卫星的大小来说，这是大量的液态水。”

这些水似乎在摩擦土卫一的岩石核心，同时由于这种作用产生的摩擦而被加热。这种相互作用还产生了莱尼所说的“有趣的化学反应”，很可能正在土星卫星上发展——现在。

水和岩石的相互作用被认为在地球生命的起源和持续存在中发挥了至关重要的作用，这意味着土卫一上的这种化学反应确实为研究太阳系生命和宜居性提供了令人兴奋的前景。

莱尼说：“土卫一是一个看起来极其寒冷的小天体，没有地质活动，你永远不会想到内部会发生任何地球物理活动，比如加热，或者水与岩石核心硅酸盐之间的接触。” “发现这种情况发生真是令人惊讶。”

对于未来的调查，莱尼表示，他希望将一艘航天器降落在土卫一的表面，甚至是土卫二的表面。

“我很确定任何前往土卫二的太空任务也会访问土卫一，因为它们非常接近，而且它们是极其相似的海洋系统，但处于不同的演化时期，”他解释道。

但随着 NASA 计划的 Orbilander 计划于 2038 年离开地球并于 2050 年抵达月球，距离这样的项目还有很长很长的路要走。

与此同时，莱尼打算从地球上调查土卫一，以更多地了解它的温度是如何演变的、这片海洋的存在如何影响土星卫星的轨道，以及这对土星环和这颗气态巨行星的其他行星产生了什么影响。月亮。这可以帮助更好地计算土卫一海洋的年龄。

“我要强调的是，土卫一看起来绝对不像那种适合居住的物体，”莱尼补充道。 “所以也许结论是，如果这个物体可以居住，谁知道还有哪些其他类型的物体可以居住呢？”

该团队的研究成果于周三（2 月 7 日）发表在《自然》杂志上。

最初发布于Space.com。