研究称潜藏在土卫二冰层之下的海洋可能存在由盐度变化驱动的洋流

据外媒报道,科学家们已经预测到,在土卫二(Enceladus)的广阔的地下海洋中存在着洋流及其运动。 这颗被20公里(12.4英里)厚的冰壳包裹的卫星,是正在进行的寻找外星生命的工作中最有希望的前景之一。

在13年的任务中,美国宇航局(NASA)现已退役的 "卡西尼 "号探测器的任务是探索土星系统的秘密。在这期间,冰冷的小卫星土卫二吸引了科学界和普通民众的注意。

"卡西尼 "号探测器发现,从月球南极地区被称为 "虎纹 "的巨大裂缝中喷出大量物质,高高跃入太空。这些物质来自于一个全球性的地下海洋,它被认为潜藏在土卫二的冰壳之下。而这个寒冷的领域被许多行星科学家认为是太阳系中寻找外星生命的最佳地点之一。

然而,这个水体与地球上的海洋几乎没有共同之处。在厚厚的冰盾之下,土卫二的海洋被认为是非常深的,而地球海洋则是相对较浅的水域。它可能从冰壳底部延伸到固体核心的顶部,超过30公里(18.6英里)。它的加热动力也是完全不同的。土卫二隐藏的海洋并不像地球海洋那样从太阳光中获得热量。相反,冰壳底部附近的海洋是冰冷的,而海洋最深层的水则被土卫二核心的热量加热。

土卫二也被认为是相对均匀的--或者说是全球统一的--除了土卫二核心附近的温差促使的有限的水混合。一项新发表的研究对这一观点提出了挑战,并阐明了土卫二的外星海洋中可能存在的洋流,以及这些洋流如何影响生命的前景。

这项研究背后的加州理工学院科学家借鉴了 "卡西尼 "号航天器对土卫二的测量结果,以及液态水和冰之间的相互作用如何推动海洋混合的相关研究。当海水冻结时,它会释放出它的盐分,并导致它周围的水下降。在冰块主动融化的区域,这一过程恰恰相反。该团队将这一逻辑应用于土卫二的水域,利用基于卡西尼数据的计算机建模。这些数据包括有关土卫二冰壳厚度变化的细节,冰壳在两极较薄,在赤道最宽。

这些变化表明,冰壳在两极地区正在融化,而赤道的冰壳则被冰冻的水支撑着。根据研究人员的模拟,这可能会形成由盐度变化驱动的水循环,从极地到赤道。除了以前的研究中提出的核心加热导致的混合之外,还增加了这种水的运动,描绘了土卫二海洋中发生的动态的更复杂的观点。

此外,极地到赤道的洋流可能会影响热量和营养物质的全球分布,这反过来又可以帮助天体生物学家缩小地下海洋中哪些部分可能适合容纳生命的范围。

该论文已发表在《自然》杂志上。

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