土衛六的湖泊可能因氮氣而沸騰

氮氣氣泡可能解釋了土星最大衛星的碳氫化合物海中奇怪的、變幻莫測的“魔術島”

來自NASA卡西尼號宇宙飛船的雷達影像顯示,土衛六表面有許多湖泊,其中一些充滿了液體,另一些則呈現為空曠的窪地。

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土星衛星土衛六上奇異的“魔術島”案例出現了一個有趣的轉折。

NASA環繞土星執行的卡西尼號探測器在土衛六的幾個碳氫化合物海中發現的這些奇怪的、類似島嶼的漂移特徵,實際上可能是沸騰的氮氣氣泡形成的浮筏,一項基於實驗室實驗的新研究表明。

“由於這項關於氮氣溶解度的工作,我們現在確信氣泡確實可以在海中形成,而且實際上可能比我們預期的更豐富,”該研究的合著者、NASA噴氣推進實驗室(JPL)位於加利福尼亞州帕薩迪納的卡西尼雷達團隊聯合研究員傑森·霍夫加特納在一份宣告中說。[土星衛星土衛六的驚人照片]


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在JPL的邁克爾·馬拉什卡的領導下,研究人員模擬了直徑3200英里(5150公里)的土衛六的表面條件,土衛六是一個寒冷的衛星,擁有基於碳氫化合物的天氣系統和98%由氮氣組成的濃厚大氣層。在土衛六上,液態甲烷從天空降落,流下河流,彙集在湖泊和海洋中(儘管其中一些主要含有乙烷)。

事實上,土衛六是除地球外唯一已知在其表面支援穩定液態體的太陽系天體。

這些來自卡西尼號的假彩色影像追蹤了土衛六(土星衛星上第二大碳氫化合物海)麗姬亞海中“魔術島”的多年演變。一項新的研究表明,該海域神秘的動態特徵可能是由下方冒出的氮氣氣泡產生的。圖片來源: NASA, JPL-Caltech, ASI, Cornell

馬拉什卡及其同事進行的實驗表明,大量的氮氣很可能溶解在土衛六的湖泊和海洋中——壓力、溫度和其他變數的微小變化可能會使氣體像剛開啟的蘇打水瓶中的二氧化碳氣泡一樣冒出來。

馬拉什卡在同一份宣告中說:“我們的實驗表明,當富含甲烷的液體與富含乙烷的液體混合時——例如,來自暴雨,或者當來自甲烷河流的徑流混合到富含乙烷的湖泊中時——氮氣不太容易保持在溶液中。”

他補充說,氮氣在土衛六的海洋和湖泊中進出的這種雙向運動,在這個巨大的衛星上可能是一種常見的現象。

馬拉什卡說:“實際上,這就像土衛六的湖泊在呼吸氮氣一樣。” “當它們冷卻時,它們可以吸收更多的氣體,‘吸入’。當它們變暖時,液體的容量會降低,因此它們會‘撥出’。”

這些發現似乎支援了這樣一種假設,即土衛六的魔術島——它們會改變形狀、消失,並且至少在一種情況下會重新出現——是氣泡。另外,科學家們也假設這些特徵可能是波浪或降雨形成的圖案。

NASA官員表示,這項上個月發表在《伊卡洛斯》雜誌上的新研究,也可能有助於為未來的土衛六探測工作提供資訊。

“對於未來送往土衛六海洋上漂浮或游泳的機器人探測器來說,冒泡的液體也可能造成問題,”他們在同一份宣告中寫道。“探測器散發出的過量熱量可能會導致氣泡在其結構周圍形成——例如,用於推進的螺旋槳——從而使其難以操縱或保持探測器的穩定。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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