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卡西尼号发现土卫六上被淹没的峡谷

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摘要:NASA的卡西尼号探测器发现土卫六(Titan)表面的深而陡峭的峡谷中充满了液态碳氢化合物。这些发现首次直接证明土卫六上存在被液体覆盖的沟渠,也首次观察到了土卫六上数百米深的峡谷。《地球物理研究快报》上的一篇最近的文章,描述了科学家如何分析卡西尼号在2013年5月近距离飞掠土卫六时得到的数据。在飞掠过程中,卡西尼号的雷达设备对土卫六北极的巨大海洋——丽姬娅海(Ligeia Mare)延伸出的分支沟渠进行了重点探测。

卡西尼号发现土卫六上被淹没的峡谷

通过微波探测,NASA的卡西尼号探测器发现土卫六表面的某些沟渠其实是深而陡峭的峡谷,其中充满了液态碳氢化合物。土卫六上的Vid Flumina峡谷是其一,动图中左上方即是其支流网络。

来源:NASA/加州理工学院-喷气推进实验室/ASI

卡西尼号发现土卫六上被淹没的峡谷

卡西尼号雷达测绘器中映射出的Vid Flumina峡谷

卡西尼号的发现揭示了这些沟渠都是些狭窄的峡谷,总体宽度都不到一千米, 坡度却超过40度。同时,这些峡谷都非常深,从顶部到底部有约240至570米深。这些沟渠网络被命名为Vid Flumina。

就像土卫六上那些富含甲烷的海一样,这些蜿蜒伸展的沟渠在雷达中显示较暗。科学家们由此认为这些沟渠可能充满了液体,但是此前并没有做过直接的探测。之前人们并不知道这些暗色部分是液体还是饱和沉积物。在土卫六的严寒之中,沉积物的主要成分更可能是冰,而非岩石。

卡西尼号的雷达经常被用作成像仪,能穿过稠密的雾霾获得雾霾下土卫六地表情况。但在这次飞掠中,卡西尼号的雷达则被用作测高仪,通过发射雷达波来测量重点区域的深度。研究人员将此次测高数据与此前的雷达图像结合,得出了新的发现。

卡西尼号发射的雷达信号如何从底部反射回来,是了解这些沟渠本质的关键所在。雷达设备观测到一次闪光,说明沟渠底部非常平滑,就如土卫六的碳氢化合物海一般。信号从沟渠边缘及底部回弹所用的时间,能直接提供关于沟渠深度的数据。

无论是何种原因造成的这种峡谷凹陷地貌,都表明了这个地貌活动进行了很久,亦或是这个区域向下侵蚀的速度远远快于土卫六的其它地区。研究人员猜测,这可能由地形上升或海平面改变导致,或者两者皆有。

罗马大学卡西尼号雷达团队的成员,也是此研究的领头人Valerio Poggiali说:“这种深谷可能是地形上升和海平面改变共同造成的,但是暂不清楚各对深谷成因占的比例。可以明确的是,无论哪种描述土卫六上地质演化过程的说法,都需要能够解释这些峡谷的成因。”

在地球上,这些形成峡谷的原因可以在美国亚利桑那州的科罗拉多河两岸看到。科罗拉多大峡谷就是以地形上升为主。数百万年来,地形上升致使科罗拉多河深深切入地下。鲍威尔湖(Lake Powell)则是由于水平面变化造成的。每当水库水位下降,河流的侵蚀便会加剧。

“地球是由岩石构成的,有地表水的温暖星球。 而土卫六则冰封寒冷,河流也由甲烷构成。能在两颗星球上发现如此相似的地貌,这真是不寻常。”卡西尼雷达团队成员,来自纽约康奈尔大学的合作作者Alex Hayes如此感叹道。

测高仪数据也显示了丽姬亚海附近某些峡谷中的液体高度与丽姬亚海的海平面一致,一些峡谷中的液体高度会比丽姬亚海高出几十米。研究人员认为后者是支流,最后都会汇入主渠道中。

这项研究中所用到的方法,将在未来扩展应用土卫六上其他已探测到的沟渠。研究人员期望后续的工作能够得出土卫六地形形成的综合原因。

此次卡西尼-惠更斯任务是NASA(美国宇航局),ESA(欧洲宇航局)以及意大利宇航局合作的任务。NASA位于帕萨迪纳加利福尼亚理工学院的喷气推进实验室为受科学任务理事会委托管理此次任务。喷气推进实验室设计、开发以及装配了卡西尼号探测器。卡西尼号的雷达设备由喷气推进实验室、意大利宇航局,以及由美国和欧洲成员组成的团队协作完成。(翻译:狐步 校核:一校 Ivy Hu 二校 Mirai

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