研究解释了土卫二如何从其表面下的海洋中喷射出粒子

土卫二是土星的第六大卫星，以喷射出微小的冰状二氧化硅颗粒而闻名——这些颗粒如此之多，以至于它们是土星第二个最外环的关键组成部分。科学家们不知道这是如何发生的，也不知道这个过程需要多长时间。由加州大学洛杉矶分校科学家领导的一项研究表明，土卫二核心的潮汐加热产生了运送二氧化硅的电流，这可能是由深海热液喷口在短短几个月内释放的。Credit: NASA

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Holly Ober, University of California, Los Angeles）：尽管它相对较小，但土卫二——土星83颗卫星中的第六大——一直被天文学家认为是太阳系中最引人注目的天体之一。

土卫二因其外观和行为而与其他天体不同。它拥有天文学家迄今为止观察到的最白、反射性最强的表面。它以喷射出微小的冰状二氧化硅颗粒而闻名——这些颗粒如此之多，以至于它们是土星第二个最外环的重要组成部分，即所谓的E环。

恩克拉多斯被描述为一个“海洋世界”，一个拥有大量液态水的天体。但是与地球表面的海洋不同，土卫二的海洋被厚厚的冰层保护着。然而，冰并没有完全困住海洋:来自广阔水域的一些物质在土卫二较温暖的南极附近从被称为“老虎条纹”的大裂缝中释放出来。

土卫二喷射出的二氧化硅颗粒在月球表面下方很远的海底开始了它们的旅程——迄今为止，科学家们还不知道这是如何发生的，也不知道这个过程需要多长时间。

由加州大学洛杉矶分校科学家领导的一项新研究提供了一些答案。研究表明，土卫二岩石核心的潮汐加热产生了运送二氧化硅的电流，这可能是由深海热液喷口在短短几个月内释放的。

这项研究发表在《通讯地球与环境》上。

加州大学洛杉矶分校行星科学博士生阿什利·舍恩菲尔德(Ashley Schoenfeld)带领一个小组分析了美国宇航局卡西尼号飞船收集的有关土卫二轨道、海洋和地质的数据。科学家们构建了一个理论模型，可以解释二氧化硅在海洋中的运输。

土卫二活跃的地质是由它环绕土星时的潮汐力推动的——这颗卫星受到重力的牵引和挤压。这种变形在月球的冰壳和深层岩石核心中都产生了摩擦，新模型证明了摩擦足以加热海洋底部，从而产生一股将二氧化硅颗粒运送到表面的电流。

舍恩菲尔德说:“我们的研究表明，这些气流足够强大，可以从海底拾取物质，并将它们带到将海洋与真空空间隔开的冰壳中。”“穿过冰壳进入地下海洋的虎纹状裂缝可以作为将捕获的物质抛入太空的直接管道。土卫二给了我们隐藏在地下深处的免费样本。”

卡西尼号在羽状物中发现了大量的氢气，与二氧化硅一起，为海底的热液活动提供了令人信服的证据。由加州大学洛杉矶分校领导的团队设计的理论模型通过展示这一过程的合理时间框架和解释为什么羽状物含有二氧化硅的令人信服的机制，加强了这一假设。该模型还将有助于解释为什么其他物质会随着二氧化硅颗粒一起被运送到地表。

“我们的模型为海洋中的对流湍流有效地将重要的营养物质从海底运输到冰壳的想法提供了进一步的支持，”第二作者艾米丽·霍金斯说，她是加州大学洛杉矶分校的校友，现在是洛约拉·玛丽蒙特大学的物理学助理教授。

在地球上，类似的深海热液喷口孕育了大量迷人的生物，它们以喷口释放的矿物质为食。

在未来，航天器可以收集更多的数据，使科学家能够进一步研究土卫二潜在热液喷口系统的物理和化学特性。为了确定这些喷口是否可以支持生命，科学家们需要测试羽状物中生物活动的化学痕迹，即生物特征；这项新研究提供了一些指导，应该有助于寻找这些生物特征。

美国宇航局未来十年的计划包括飞越、环绕和降落土卫二以收集更多信息的任务。加州大学洛杉矶分校领导的团队计划开发更多的模型，以帮助制定这些任务的计划。