土卫六是一颗难以研究的卫星,这要归功于它令人难以置信的浓密和朦胧的大气层。但是,当天文学家能够在其甲烷云下潜入一个山峰时,他们发现了一些非常有趣的特征。有趣的是,其中一些让人想起地球上的地理特征。例如,泰坦是太阳系中唯一已知具有在地表和大气之间交换液体的循环的天体。
例如,以前的图像由 美国宇航局的卡西尼号 任务显示北极地区陡峭的峡谷似乎充满了液态碳氢化合物,类似于地球上的河谷。多亏了通过雷达测高获得的新数据,这些峡谷已被证明有数百米深,并且已经确认有液态甲烷河流流过它们。
这一证据在一项名为“ 泰坦上充满液体的峡谷 ” – 于 2016 年 8 月发表在期刊上 地球物理研究快报 .使用卡西尼号雷达高度计在 2013 年 5 月获得的数据,他们观察了被称为 Vid Flumina 的特征中的通道,这是一个与泰坦北部第二大碳氢化合物海相连的排水网络, 丽姬亚母马 .
土星最大的卫星泰坦具有类似于地球地质的特征,有深而陡峭的峡谷。图片来源:NASA/JPL/卡西尼号
对这些信息的分析表明,该地区的通道是陡峭的,宽约 800 m(半英里),深 244 至 579 米(800 – 1900 英尺)。雷达回波还显示出强烈的表面反射,表明这些通道目前充满了液体。这种液体的高度也与 Ligeia Mare 的高度一致(在 0.7 m 的海里),平均深度约为 50 m(164 英尺)。
这与该地区的这些河道流入 Ligeia Mare 的信念一致,这尤其有趣,因为它与地球上深峡谷河流系统流入湖泊的方式相似。这是另一个例子 基于甲烷的水文循环 泰坦驱动了月球特征的形成和演化,其方式与 水循环 在地球上。
亚历克斯·海斯(Alex Hayes)——康奈尔大学天文学助理教授,天文学主任 航天器行星成像设施 (SPIF) 和论文的作者之一——根据卡西尼号提供的雷达数据对泰坦的表面和大气进行了多项研究。正如他在最近的一篇文章中所说的那样 康奈尔纪事报 :
“地球温暖而多岩石,有河流,而泰坦则寒冷冰冷,有甲烷河流。然而值得注意的是,我们在两个世界中都发现了如此相似的特征。在泰坦北部发现的峡谷更令人惊讶,因为我们不知道它们是如何形成的。随着附近海域的海平面上升和下降,它们狭窄的宽度和深度意味着快速侵蚀。这带来了一系列问题,例如所有被侵蚀的材料都去了哪里?”
Titan 和 Vid Flumina 流域北极地区的 Cassini 图像,显示 Ligeia Mare(左)和 Vid Flumina 流域(右)。图片来源:R.L. Kirk/NASA/JPL
确实是个好问题,因为它提出了一些有趣的可能性。从本质上讲,卡西尼号观测到的特征只是泰坦北极地区的一部分,该地区被大型液态甲烷体覆盖——其中最大的是海妖海、丽姬亚海和蓬加海。在这方面,该地区类似于地球上被冰川侵蚀的峡湾。然而,泰坦上的条件不允许存在冰川,这排除了退缩的冰层可能雕刻这些峡谷的可能性。所以这自然引出了一个问题,是什么地质力量创造了这个地区?该团队得出结论,只有两种可能的可能性——包括河流海拔的变化,或该地区的构造活动。
最终,他们赞成一种模型,其中液体表面高度的变化驱动了峡谷的形成——尽管他们承认构造力和海平面变化都起了作用。正如罗马 Sapienza 大学卡西尼雷达科学团队的准成员、论文的主要作者 Valerio Poggiali 通过电子邮件告诉《今日宇宙》:
“泰坦上的峡谷真正意味着过去海平面较低,因此可能会发生侵蚀和峡谷形成。随后海平面上升并回填峡谷。这大概发生在多个循环中,海平面较低时侵蚀,海平面较高时沉积一些,直到我们得到今天看到的峡谷。因此,这意味着海平面可能在地质过去发生了变化,而峡谷正在为我们记录这种变化。”
泰坦的第二大甲烷湖 Ligeia Mare。图片来源:NASA/JPL/USGS
在这方面,还有更多地球示例可供选择,所有这些都在研究中提到:
“例如鲍威尔湖,科罗拉多河上的一个水库,由格伦峡谷大坝建造;澳大利亚新南威尔士州的乔治河;和尼罗河峡谷,它是在中新世晚期地中海干涸时形成的。地质学上最近的液位上升导致这些山谷被洪水淹没,其形态类似于在 Vid Flumina 观察到的形态。”
了解导致这些地层的过程对于了解泰坦地貌的当前状态至关重要。而这项研究的意义在于,它首次得出结论,Vid Flumina 地区的河流是深峡谷。未来,研究小组希望检查卡西尼号观测到的土卫六上的其他通道,以验证他们的理论。
再一次,我们对太阳系的探索向我们展示了它究竟有多么奇怪和美妙。除了所有的天体都有自己特殊的怪癖外,它们与地球还有很多共同之处。到卡西尼号任务完成时(2017 年 9 月 15 日),它将用其雷达成像仪器对泰坦表面的 67% 进行测量。谁知道在那之前它会注意到哪些其他“类地”特征?
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