溶解表面或可形成土衛六的湖泊

土衛六的湖泊窪地可能是其有機地殼被液態碳氫化合物溶解而形成的。

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土衛六上的甲烷和乙烷湖泊是卡西尼號任務最令人印象深刻的發現之一。雖然人們長期以來一直懷疑土衛六可能執行著類似於地球水文迴圈的碳氫化合物迴圈(蒸發、凝結、降雨和液體積聚),但直到卡西尼號的雷達測繪才讓我們知道這個遙遠衛星上確實存在地表液態水體。

土衛六上有名可查的湖泊超過30個,範圍從約240公里寬(更像是海而不是湖)到約6公里。在土衛六季節週期的這個時期,所有這些充滿液體的結構都位於該衛星表面緯度70度以北或以南的地區。

土衛六北極地區的假彩色合成雷達地圖,藍色表示地表液體。湖泊星羅棋佈地分佈在整個地貌中(來源:NASA / JPL-Caltech / Agenzia Spaziale Italiana / USGS)。


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但是,是什麼形成了景觀中的這些窪地,以及較低緯度地區類似的——但目前是空曠的——地貌特徵呢?

Cornet 等人在《地球物理研究雜誌》上發表的一項新研究表明,一個非常類似地球,但又充滿異域風情的過程可能正在發揮作用。

地球表面遍佈著由於水侵蝕數百萬年溶解可溶性岩石而形成的地貌(例如,佛羅里達州中西部的絕大部分地區)。石灰石和其他岩石被天然雨水中的碳酸溶解。隨著時間的推移,整座山脈可能會讓位於落水洞和洞穴,因為岩石被侵蝕掉——這被稱為喀斯特地貌。而有了足夠的降水,陸地湖泊可以在這些窪地中形成。

對於陸地喀斯特地貌,有一些相當直接的方法可以估算地貌特徵形成所需的時間——本質上是透過計算岩石溶解的速度,並將其與必須被沖走的物質體積進行比較。

對於土衛六,研究人員採用了相同的方法,但根據可能形成地表層(可能深達數百米)的富碳物質混合物以及液態甲烷、乙烷和丙烷從大氣中降雨時的溶解能力進行了調整。透過將這些因素與土衛六夏季降雨量的預測(來自土衛六氣候的計算機模擬)結合起來,他們表明,在極地區域,湖泊的喀斯特地貌可能在數千萬年內形成,而在較乾燥的緯度地區,可能需要數億年。

這些時間尺度也與這些地表估計的年齡非常吻合。

湖泊形成的速度比地球上慢約 30 倍,考慮到不同的成分、典型的 90 開爾文的寒冷溫度以及幾乎精確慢 30 倍的季節更替(土星的軌道週期為 29.5 個地球年),這並不令人驚訝。

再一次,土衛六——儘管它具有完全非地球的特徵——似乎是由一系列普遍的行星過程塑造而成。這是一個極好的例子,說明我們探索和發現新世界的追求最終與理解地球本身息息相關。

 

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