土衛二2

「羅馬大學」(Sapienza University of Rome) 天文學家 Luciano Iess 等人研究「卡西尼號太空船」(Cassini spacecraft) 和「深空網」(Deep Space Network) 的觀測資料,發現「土衛二」(Enceladus) 冰面之下有液態海洋,科學家們希望未來能進一步知道這個海洋是否有可能成為外星微生物的家。

直徑約 500 公里的「土衛二」是顆所謂的冰衛星。「卡西尼號」於 2005 年拍攝到「土衛二」南極附近有冰噴泉的現象,間歇性地噴出大量水汽與水冰;當時科學家就懷疑「土衛二」內部應該有液態水。而近期最新的研究則利用重力測量方式,這是科學家首次提出「土衛二」內部結構的地球物理測量證據,證明「土衛二」內部有液態海洋。

土衛二57

「卡西尼號太空船」迄今已經飛掠「土衛二」19 次了。科學家利用其中在 2010 至 2012 年期間的 3 次飛掠進行精密軌道測量。美國航太總署 NASA「噴射推進實驗室」(Jet Propulsion Laboratory, JPL) 科學家 Sami Asmar 等人採用都卜勒效應(Doppler Effect)的概念,當「卡西尼號」飛掠「土衛二」附近時,向「土衛二」發出雷達波,由於「卡西尼號太空船」的飛行速度與方向會受到「土衛二」的重力場擾動而改變,位在地球表面的深空網電波天線接收到的雷達波頻率隨之改變,藉此可測量「土衛二」的重力場;再從重力場的分佈狀況,可進一步推測「土衛二」的內部結構。

分析資料後,這些科學家發現「土衛二」表層冰殼厚達 30~40 公里,在冰殼之下可能有深約 6 公里的液態海洋。如果「土衛二」真有地下海洋,那麼不僅可解釋南極虎紋裂隙和冰噴泉的來源,而且它將是太陽系中最適合微生物生存的地點之一。

現今技術分析「卡西尼號」發出與「深空網」接收到的雷達波頻率,由此測出的太空船速度變化精確度小於每秒 90 微米 (1微米等於於百萬分之一公尺)。在此精確度之下,飛掠資料產生的證據可信度也很高,而飛掠資料證明「土衛二」南極區內部的密度比其他地方還高。

土衛二間歇泉2

「土衛二」南極地表地貌凹陷,因此這局部地區對太空船的重力拖曳下降。然而,這個重力拖曳下降的程度,卻比由凹陷區大小估計出的程度還少,學者們因而推測此區地底必定有某種補償錯失—有高密度地質特徵將這個重力拖曳下降的程度「中和」了一些。而最可能的高密度地質特徵便是液態水,因為水的密度比冰還大 7% 左右。而由其重力異常的程度,可以估計出液態水的含量有多少。

現在雖不確定是否真的是因地下海洋的存在,從而造成「土衛二」南極附近地表虎紋裂隙產生冰噴泉現象,不過科學家推測可能性很高。這些裂隙多半是「土衛二」以橢圓軌道繞「土星」(Saturn) 公轉的過程中,反覆受到「土星」潮汐作用使衛星本身變形加熱而導致部分地表破裂的結果。

液態海洋

「土衛二」相關發現中,最刺激有趣的部分,「土衛二」南極冰噴泉噴出物質中含有鹽水和有機分子,這些都是生命組成的基本成分。這代表若「土衛二」真的有地下海洋,在擁有如此潮濕環境的狀態下,或許我們對太陽系「適居帶」(Circumstellar Habitable Zone, CHZ) 的概念須適度擴展,甚至對「太陽系」(Solar System) 以外的其他行星系統的適居區概念也得跟著改變,對渴望找到另一個地球的科學家衝擊頗大。

資料來源:http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-103

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