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研究称“潮汐加热”或使木星卫星变暖

研究称“潮汐加热”或使木星卫星变暖

研究称“潮汐加热”或使木星卫星变暖

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒BGR报道,木星是太阳系八大行星中体积最大的行星,而且有一大堆卫星围绕着它运行。事实上,这颗气态巨行星有近80颗卫星。这些卫星的奇怪之处在于,它们的温度似乎比实际应有的温度高不少,但为什么呢?

发表在《地球物理研究快报》上的新研究表明,这些卫星本身要为自己的变暖负责,或者至少它们要为彼此的变暖负责。这可能听起来很奇怪,但当考虑到引力的影响时,它实际上是非常合理的。新研究的重点是一种称为“潮汐加热”的现象。简而言之,“潮汐加热”是指卫星在绕着宿主星球的轨道上经过时, 经由潮汐摩擦过程产生。

木卫二欧罗巴被认为在其冰冻的地壳下深藏着一个地下海洋。如果没有“潮汐加热”,根据木星离太阳的距离,这样的事情可能是不可能的。这当然会影响像欧罗巴这样的水世界,但它可能对岩石行星产生同样的影响。

“在地质时期维持地下海洋不被冻结需要在内部加热和热量损失之间保持微妙的平衡,然而我们有几个证据表明欧罗巴、木卫三盖尼米得、木卫四卡里斯托和其他卫星应该是海洋世界,”该研究的共同作者Antony Trinh在一份声明中说。“离木星最近的卫星木卫一显示出广泛的火山活动,这是潮汐加热的另一个后果,但强度更高,可能是地球等其他行星在其早期历史中经历的。最终,我们希望了解所有这些热量的来源,这是为了了解它对整个太阳系内外众多世界的演化和宜居性的影响。"

研究人员通过运行模型来验证这一理论。他们发现,木星不能单独对潮汐力负责,将卫星本身纳入模型是唯一能产生足够潮汐力导致变暖的东西。

目前,木卫二欧罗巴是在太阳系内寻找外星生命的主要候选地之一。科学家们认为,在这颗卫星上的地下海洋中,有可能有生命在茁壮成长,未来的任务也许能够证明这一点。

相关报道:木星卫星之间的引力拉拽可能能解释其变暖现象

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒报道,来自亚利桑那大学的一项新研究表明,木星的四颗最大的卫星之所以温暖是因为它们的重力场相互拉拽而产生的潮汐力。这种潮汐加热可能有助于解释木星的卫星系统进化方式。自1973年NASA的Pioneer 10飞越木星以来,这颗巨大的行星就给我们人类带来了越来越多的惊喜。

而令人困惑的是,木星80个卫星中最大的4个--Galilean Moons Io(木卫一)、Europa(木卫二)、Ganymede(木卫三)和Callisto(木卫四)并不是距离太阳4.84亿英里(7.78亿公里)的冰封岩石球。相反,其中三个卫星的温度高到可以在地表下形成全球海洋,而第四个卫星的内部温度也很高,其布满了活火山。

对此最明显的解释是由木星引力产生的潮汐力引起,当潮汐力对卫星进行拉伸和挤压时它们的温度会上升到足以使卫星内部保持液态且不会随着地质年代的推移而冷却下来。然而,根据加州帕萨迪纳喷气推进实验室博士后Hamish Hay的亚利桑那小组的研究显示,这些木星的潮汐不足以解释星球内部拥有如此大热量的现象。

这是因为木星的四大卫星太小,它们无法产生那种大的潮汐反应来产生如此显著的升温,不过如果木星系统中其他卫星的引力则就另当别论了。此时出现一种被称为潮汐共振的现象。

“共振会产生更多的热量,”Hay指出,“基本上,如果你推任何物体或系统然后放手,它就会以自己的固有频率摆动。如果你一直以正确的频率推动系统,这些摆动会越来越大,就像你推秋千一样。如果你在正确的时间推动秋千它会荡得更高,但如果时机不对秋千的运动就会被抑制。”

“这些潮汐共振在这项工作之前就已经被发现了,但只有木星引起的潮汐最近才被发现,它只有在海洋非常薄(小于300米或低于1000英尺)的情况下才会产生这种共振效应,而这是不太可能的。当潮汐力作用在海洋上时,它会在表面产生潮汐波,最终以一定的频率或周期绕赤道传播。”

亚利桑那州的研究小组通过运行计算机模型发现,单是木星不足以在卫星中产生正确的共振频率,但当把其他卫星插入这个方程式后,潮汐力开始跟每个卫星的共振频率相匹配。此时就会产生更多的热量,如果地下海洋的厚度在正确的范围内,那么内部的水或岩石就会融化,这跟目前的估计要接近得多。

根据Hay的说法,目前的模型假设潮汐共振仍是相对温和的,所以下一步将是消除这个限制。除了提供一个机制来解释伽利略卫星的加热,这个模型还可以帮助计算它们海洋的真正深度。

相关研究报告已发表在《Geophysical Research Letters》上。




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