科學(xué)家們利用卡西尼號宇宙飛船的觀測結(jié)果，天文學(xué)家在土星最大衛(wèi)星土衛(wèi)六兩極發(fā)現(xiàn)一些水池周圍的環(huán)狀土丘，這項研究揭示了這些特征是如何形成的。NASA/ESA/ASI卡西尼-惠更斯任務(wù)在土星系統(tǒng)中度過了13年，卡西尼號飛船搭載著歐洲航天局的惠更斯探測器，于2005年降落在這顆冰冷的衛(wèi)星上。

在卡西尼號巡視土星及其衛(wèi)星的過程中，對土衛(wèi)六進行了100多次飛越，在土衛(wèi)六的極地地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大約650個湖泊和海洋——其中300個至少部分充滿了甲烷和乙烷的液體混合物。

泰坦上大多數(shù)較小的湖泊都是洼地，要么是空的，要么是滿的，地面相對平坦，水深可達600米，外部邊緣陡峭狹窄，寬度約為1公里。然而，一些湖泊被環(huán)狀構(gòu)造包圍：環(huán)形的土丘延伸到湖岸邊數(shù)十公里。不像邊緣，這些環(huán)狀構(gòu)造完全包圍了它們的宿主湖。歐洲空間天文中心(ESAC)的ESA研究員Anezina Solomonidou說：泰坦湖的形成及其周圍特征仍然是一個懸而未決的問題。土衛(wèi)六上布滿湖泊的極地區(qū)域是如何變成我們今天所看到的樣子，這樣的環(huán)狀構(gòu)造可能提供了重要線索。

之前研究揭示了它們的存在，但它們是如何形成的呢？Solomonidou和合作者首次結(jié)合了來自卡西尼號的光譜和雷達數(shù)據(jù)，探索泰坦北極附近的5個區(qū)域，這些區(qū)域有充滿湖泊和凸起的環(huán)狀構(gòu)造，以及附近區(qū)域的3個空湖。這些湖泊面積從30平方公里到670平方公里不等，完全被200到300米高的環(huán)狀構(gòu)造所包圍，這些城墻從湖的邊緣向外延伸，長達30公里。卡西尼號多年來在泰坦飛行過程中使用視覺和紅外測繪光譜儀（VIMS）搜索了這些觀測結(jié)果。

該光譜儀探測表面的頂層（數(shù)十μm），并使用可以進一步穿透的RADAR儀器，直至幾十厘米，取決于表面材料的性質(zhì)，后者用于其輻射測量模式和合成孔徑雷達(SAR)成像儀。光譜數(shù)據(jù)顯示，環(huán)狀構(gòu)造的組成與其周圍環(huán)境不同。研究的空湖地面在光譜上似乎也與環(huán)狀構(gòu)造相似，這表明空池和環(huán)狀構(gòu)造可能是由類似的材料形成，或者覆蓋著類似的材料，因此可能以類似的方式形成。UVSQ在法國巴黎拉塔莫斯實驗室的合作者Alice Le Gall研究了這些環(huán)狀構(gòu)造發(fā)射率。

發(fā)現(xiàn)這些環(huán)狀構(gòu)造的發(fā)射率與泰坦上發(fā)現(xiàn)的另一個重要且廣泛特征相似，科學(xué)家們稱之為迷宮地形。隨著時間的推移，河流侵蝕形成了不同的河道，形成了迷宮狀的景觀，迷宮地形被懷疑富含有機物，而不是由水冰構(gòu)成的。觀察到的相似性表明環(huán)狀構(gòu)造可能也富含有機物。環(huán)狀構(gòu)造也始終是完整：雖然隨著時間的推移，環(huán)狀構(gòu)造邊緣和其他特征已經(jīng)被磨損和破壞，但環(huán)狀構(gòu)造總是完全圍繞著湖泊，這有助于我們了解它們可能如何形成的情景。這項新研究提出了兩種可能機制來建立這樣的壁壘：

一種是考慮到空湖底和滿湖之間的海拔差異，導(dǎo)致地下水飽和的地下過程；另一種是湖泊周圍的盆地和地殼先變硬，然后收縮，導(dǎo)致湖泊滲透到地下，讓湖盆的一個區(qū)域突出到周圍的地形之上，形成壁壘。與更殘破的盆地邊緣相比，觀察到的環(huán)狀構(gòu)造完整性帶來了更深入了解。如果環(huán)狀構(gòu)造邊緣是由比環(huán)狀構(gòu)造更脆弱的材料形成，那么環(huán)狀構(gòu)造必須是相對較老，才能看起來像環(huán)狀構(gòu)造一樣。在這種情況下，將形成一個湖泊，然后是一個壁壘，然后是一個邊緣，由于其組成較弱，無法承受侵蝕。

然而，如果棱和壁壘是由相同的材料形成，那么壁壘可能相對較年輕：形成一個盆地，剩余材料被拉入棱中，然后進入更大的壁壘。后一種情況可能意味著，有環(huán)狀構(gòu)造圍繞的湖泊是泰坦上最年輕湖泊之一，因為它們還沒有看到環(huán)狀構(gòu)造被侵蝕和移除。很難縮小這些壁壘形成的確切機制，但隨著更多的研究，人們對泰坦等有趣天體的了解也會越來越多。分析卡西尼號上土星冰衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，特別是結(jié)合來自多個儀器的數(shù)據(jù)，對準備探索木星冰衛(wèi)星任務(wù)非常重要。

即使土衛(wèi)六是個例外，木星的衛(wèi)星上沒有湖泊和雨水，但對土衛(wèi)六的更多了解，有助于我們對太陽系冰冷衛(wèi)星的整體了解。未來的任務(wù)將進一步研究外太陽系，例如：juice將于2022年發(fā)射升空，并前往木星系統(tǒng)進行探索，而NASA計劃在本世紀20年代中后期發(fā)射另一項任務(wù)——蜻蜓號(Dragonfly)，專門前往土衛(wèi)六。隨著下一代宇宙飛船即將揭開更多關(guān)于太陽系巨型行星周圍冰冷衛(wèi)星的秘密，科學(xué)家們正期待著揭開這些迷人天體是如何形成和演化的秘密。

博科園｜研究/來自：歐洲航天局ESA

參考期刊《Icarus》

DOI: 10.1016/j.icarus.2019.05.040

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