土星的奇異衛星 泰坦星 將其許多秘密隱藏在層層濃霧之後，但科學家們現在以一種新的方式穿透了霧霾——並且發現了一大片水冰。
這塊巨大的冰體幾乎橫跨了泰坦星一半的寬度。 這個特徵是科學家們預期發現的水冰區域之外的一個意外發現，他們尚不確定這究竟可能指示著什麼樣的地質特徵。 這項研究基於 美國宇航局卡西尼號飛船收集的資料，該飛船花費了 13 年時間研究土星系統，並在 2017 年 9 月自毀前對這顆巨大的衛星進行了 100 多次飛越。
“這是一個很好的例子，說明我們在繼續挖掘卡西尼號驚人的資料以獲得新成果方面做得非常出色，”猶他州楊百翰大學的行星科學家 Jani Radebaugh 告訴 Space.com，她沒有參與這項新研究。“在利用卡西尼號瞭解泰坦星的程度上，我們還遠未完成。”
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科學家們希望瞭解泰坦星，因為它的特徵為我們熟知和熱愛的地球提供了一種奇異的反轉。 這顆衛星擁有濃厚且富含氮氣的大氣層，液體以降雨的形式落到其表面，形成了 湖泊和海洋。 但是，這些液體是落在部分由水冰構成的表面上的有機化合物。 這很奇怪。 研究它也很困難，因為所有這些奇怪的事物都互相妨礙。
“我們好奇的是，除了全球性的有機物緩和降雪之外，還發生了什麼？” Radebaugh 說。“要看穿那層物質，瞭解正在發生的事情，真的很難。”
這就是新論文中使用的技術發揮作用的地方。 這項新研究採用了一種稱為主成分分析的統計方法，該方法使科學家能夠忽略資料中最主要的特徵（如霧霾），並發現原本會被遺漏的更小的特徵，例如 水冰。 在這項新研究中，科學家們僅將該技術應用於泰坦星南北緯 30 度之間的區域。
“我們的想法是說‘讓我們嘗試從整體上了解地表冰的分佈與地表有機物的量相比如何，’”亞利桑那大學的行星科學家、主要作者 Caitlin Griffith 告訴 Space.com。 “我們需要一種方法來測量這些非常非常微弱的特徵，並嘗試從這些特徵中提取資訊。”
主成分分析使 Griffith 和她的同事們能夠精確地做到這一點。 “我們正在尋找隱藏在較大特徵背後的非常微妙的特徵，”Griffith 說。“這實際上非常有效，因此使我們能夠獲得有關這些非常微弱特徵的非常詳細的資訊”——例如 地表可見水冰的位置。
該團隊發現水冰的一些區域是科學家們預期的——在他們認為的 大型冰火山 周圍，這座火山曾經將液態水噴發到泰坦星表面，以及在隕石撞擊坑周圍，隕石撞擊坑深入了衛星表面。 但沒有人預料到在同一分析中也發現了巨大的水冰帶——長 3,900 英里（6,300 公里）。
“即使你只是看看地貌，也沒有任何跡象表明它應該由水冰構成，”Radebaugh 說。“沒有任何跡象表明這與其他任何東西有何不同。”
Griffith 說她還不確定這條巨大的冰線（她將其比作疤痕）代表什麼——需要更多的研究來確定是什麼原因導致冰層暴露在泰坦星表面。“這是一個很大的特徵，它告訴我們一些關於 泰坦星過去的樣子，但我們真的不知道它是什麼，”她說。“我認為現在它基本上是在告訴我們，情況很複雜，表面相當複雜。”
Radebaugh 說，從她作為團隊外人士的角度來看，這個特徵似乎可能是大規模斷層（裂縫）事件的結果，該事件將一大片水冰基岩向上抬起並使其暴露在外。 如果情況確實如此，那麼這個特徵可能會提供一個視窗，讓我們瞭解泰坦星尚未成為焦點的一個層面。
“在某些方面，泰坦星上的 構造活動 已經退居次要地位，僅僅是因為我們看到了所有這些地表過程——流體流動、侵蝕、風積物以及所有這些型別的現象，”Radebaugh 說。“這些地表過程，這些事物有點顯而易見。”
但她補充說，僅僅因為某些東西被隱藏起來，並不意味著它就應該繼續保持這種狀態。“我們需要記住，在那下面還有一個非常有趣、可能活躍的岩石圈。”
這項研究在今天（4 月 29 日）發表在《自然天文學》雜誌上的 一篇論文中進行了描述。
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