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科学家欲在土卫二上搜寻地外生命(组图)(3)
2009-01-09 09:43:31 环球科学   发表评论
    

    卡西尼任务科学家将这一发现呈报给项目主管,期望得到更好的观测机会——确切地说,是希望把2005年7月卡西尼飞船飞掠土卫二的高度从1,000千米降到168千米。主管们同意了。2005年7月14日,卡西尼飞船从土卫二南半球中高纬度地区上空飞过,第一次拍摄到了土卫二南极的清晰图像,那里有着太阳系中绝无仅有的惊人地貌。

科学家欲在土卫二上搜寻地外生命(组图)

    土卫二(左侧)的大小,只有土星最大卫星土卫六的十分之一。这么小的天体会快速流失内部热量。除了土卫二以外,同样大小的天体在地质学上都已“死寂”。是什么使得土卫二依然“精力充沛”?

    土卫二的南极基本上是一个圆形区域,完全没有环形山,但是明显分布着几条深深的平行裂纹,我们称它们为“虎皮纹”(tiger stripes)。这些裂纹几乎等间距排列,绵延130千米之后,拐了一个弯钩状的弯,并终止于此。与密布着纤细凹槽的普通平原地区相比,“虎皮纹”之间的区域要明亮一些。在土卫二的南纬55度处,蜿蜒曲折的山脉和山谷形成了一个以南极为中心的圈,明确界定了南极地区的边界。这条边界的蜿蜒方向在经度上每隔大约45度便出现一次拐弯,还有一些长长的裂纹从边界上向赤道方向探出,深入大片没有环形山的地区。

    根据这些山脉和山谷的结构及排布,卡西尼成像小组成员、美国康奈尔大学的保罗赫尔芬斯坦(Paul Helfenstein)推测,这一边界是土卫二表面在南北方向上受到水平挤压造成表面隆起而形成的,类似于由板块边缘挤压造成的喜马拉雅造山运动;而土卫二南极的整个封闭区域就像大西洋中脊,是新地表形成和向外扩张的中心发源地。

    土卫二满目疮痍的表面清楚地告诉我们,这颗小卫星经历过十分活跃的地质活动,但正如我们即将要发现的,它的现状更加令人震惊不已。卡西尼探测飞船在飞经土卫二南极地区边缘的上方时,尘埃分析仪检测到了明显来自“虎皮纹”地区的微小粒子;卡西尼上的其他两个仪器探测到了水蒸气,其中一个还发现了二氧化碳、氮和甲烷的信号:卡西尼探测飞船当时必定穿过了一片稀薄的气体云。

    更有甚者,热红外成像仪探测到裂痕沿线的温度异常升高:如果仅由阳光照射提供热量,土卫二的温度应该为70 K,但裂痕附近温度远高于此,可能高达180 K。这些地区以每平方米60瓦的惊人功率向外输出热量,远远大于美国黄石地热地区每平方米2.5瓦的产热率。在超出红外设备分辨能力的更小地表范围内,温度甚至会更高。

    直到此时,我们仍然无法相信自己会如此幸运,有机会“涉足”这样一个奇妙的世界。卡西尼成像小组快速响应,计划在4个月后(即2005年11月底)专门拍摄一系列极高太阳张角的、土卫二南极的高分辨率照片。与此同时,我们也拍摄了许多其他土星卫星的高太阳张角照片。在研究团队中图像分析专家的帮助下,我向怀疑我们团队的人证明,这些照片中没有出现任何类似“火焰”的东西,从而证明我们在土卫二照片中看到的绝对不是虚假信号。我们保持中立的日子终于到头了,所有人都意识到,我们在那张照片中看到的“火焰”,其实是一片十分巨大的、从土卫二南极上空向外延伸至少数百千米的微粒云。

    2005年11月27日,我们拍摄的一系列令人吃惊的月牙状土卫二黑白照片终于传回地球,清楚地显示了十几个狭长的喷流正将微小的冰粒射向太空,在土卫二南极上空形成了一个虽然暗弱但十分巨大的火焰形粒子云。我和成像小组成员、美国空间科学研究所的约瑟夫斯皮塔莱(Joseph Spitale)后来做的分析显示,这些喷流的源头正是“虎皮纹”中温度最高的区域——这是热量和喷流活动相关联的第一个决定性证据。绝大多数粒子最终都会落回到土卫二表面,但是一些高速粒子可以挣脱土卫二的引力进入围绕土星运动的轨道,这直接导致了土星最外侧光环E环的形成。

    无论从哪个角度来说,这张照片都是一个重要发现:土卫二这颗本该冰冷彻骨的小卫星,无可争议地存在着内部活动。我不禁联想到,第一个发现黄石间歇泉喷发奇景的人,当时的感受大概也是如此吧。

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土卫二
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