整颗卫星都被撞碎了,里面的海洋却未必就此消失。
在一组计算机模拟中,碎片重新聚成大型冰卫星后,地下海洋甚至能变得更厚。
更反直觉的是,同样一次撞击,对小卫星却可能适得其反。
这不是望远镜拍到的灾难现场。研究者想弄清:一个世界被打碎后,还有没有机会保住液态水?
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猛烈碰撞的艺术示意图,不是本次模拟截帧,也不是实际撞击照片。
碎了,不等于全部逃走
外太阳系并不是一座安静的冰库。冰卫星会遭遇撞击,有些碰撞足以破坏整个天体。
但碎片不一定全部飞散到远方。仍被引力束缚的部分,可以再次聚合,形成新的卫星。
形状重新拼起来,内部却不一定恢复原样。岩石、冰和热量,都可能换了位置。
马里兰大学的马克·内沃及合作者,研究的就是这次重组之后的命运。
撞击之后,还要算45亿年
团队把两类模型接在一起。一个计算岩石和冰如何破碎、升温与重新聚合。
另一个计算内部怎样慢慢变热、冷却,以及冰什么时候融化。
前者处理剧烈碰撞,后者追踪漫长演化。只看撞完那一刻,判断不了海洋最后会不会冻上。
模拟采用半径约500公里和1000公里的两类目标卫星。
换成直径,就是约1000公里和2000公里。这里的大小说的是冰卫星,不是地球的月亮。
热演化计算覆盖45亿年的时间尺度。这不代表研究者等待了45亿年,也不代表海洋始终存在。
大卫星多了一笔热量
在较大的模拟天体中,碰撞和重新聚合释放的能量,可以给内部增加热量。
原先的冰下海洋因此可能增厚。在研究的一种情景里,增厚效应延续约20亿年。
这个时间很长,却仍有条件:卫星原本就具备形成海洋的基础。
团队没有在本来会始终冻结的模拟天体里,靠撞击凭空造出一片长期海洋。
换句话说,撞击能改变已有海洋的厚度和寿命,却不是通用的“造海按钮”。
论文还提醒,较晚发生的大型破坏性碰撞能显著增强海洋,但近期太阳系里并不容易发生。
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研究团队示意图:碎片重新聚合后,大、小卫星的内部结果不同。蓝色表示冰或海洋,不是实拍剖面。
小卫星丢了保温层
小卫星的麻烦,不是完全没得到撞击热,而是内部变得更容易散热。
碰撞前,部分外层由冰和岩石混合而成,能够帮助内部保温。
碰撞促进它们分离。较重的岩石向中心集中,冰更靠近寒冷的表面。
原先的保温结构变了,长期留住液态水就更难。某些原本能形成海洋的情景,反而不再形成海洋。
同样是增加一笔热量,大卫星可能受益,小卫星却可能失去持续保温的条件。
只问“撞击有多热”还不够。得继续问,这些热会以多快的速度跑掉。
一道伤痕,能不能作证
现实中的冰卫星表面,能看到撞击坑、裂缝和不同地形。
土卫五的一些古老撞击坑,轮廓显得较为平缓。团队认为,这可能提供检查内部加热历史的线索。
但坑变平,不能独自证明卫星曾被撞碎,更不能直接证明下面现在有海洋。
模拟给出的是一种可检验解释,不是替每颗卫星写好的历史。
想追下去,还需要把表面形貌与内部结构、轨道演化的证据对起来。
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土卫四的真实影像,可见撞击坑和裂缝。它不是文中土卫五,也不能单凭照片确认冰下海洋。
有水,不等于有生命
筛选下一次探测目标时,不能只看一颗卫星曾被撞得多惨。
遭遇过毁灭性撞击的卫星,不必立刻从候选名单里划掉。但也不能因此排到寻找生命的第一位。
冰下有没有液态水、有没有适合生命的环境、有没有生命,是三个不同的问题。
长期热源仍然重要。放射性衰变和引力反复拉伸带来的潮汐加热,都需要纳入判断。
论文主要模拟了特定尺寸与轨道条件,并没有把所有卫星、所有撞击方式都试一遍。
如果只能先查一件事,你更想确认它过去撞得多惨,还是现在有没有维持海洋的热源?
一个世界被撞碎,未必是海洋的终点。决定它后来命运的,还有重新聚合后,热量怎样留下来。
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