使用美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)航天器的雷達(dá)數(shù)據(jù)，最新發(fā)表的研究提出了一個(gè)新場(chǎng)景，來(lái)解釋為什么土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六（泰坦）上一些充滿甲烷的湖泊，被高達(dá)數(shù)百英尺的陡峭邊緣所包圍。這些模型表明，變暖的氮?dú)獗ㄔ谕列l(wèi)六地殼中形成了盆地。

土衛(wèi)六是太陽(yáng)系中除地球之外唯一已知在其表面有穩(wěn)定液體的星體。但在泰坦上，天文學(xué)家認(rèn)為是氣體甲烷和乙烷碳?xì)浠衔镌谔┨购涞臍夂蛑斜憩F(xiàn)為液體，而不是像地球上那樣從云層中傾瀉而下，充斥著湖泊和海洋。

大多數(shù)現(xiàn)有模型揭示了泰坦湖泊的起源，顯示液態(tài)甲烷溶解了月球的冰基和固體有機(jī)化合物，形成了充滿液體水庫(kù)。這可能是泰坦上有尖銳邊界的一種湖泊起源。在地球上，通過(guò)溶解周?chē)氖規(guī)r而形成類(lèi)似的水體被稱(chēng)為巖溶湖。一些較小湖泊(幾十英里寬)的新替代模型顛覆了這一理論：提出泰坦地殼中的液氮口袋變暖，轉(zhuǎn)化成爆炸性氣體吹出火山口，然后充滿液態(tài)甲烷。新理論解釋了為什么泰坦北極附近一些較小的湖泊，如溫尼伯拉庫(kù)斯，在雷達(dá)成像中似乎有非常陡峭的邊緣，高聳在海平面之上，邊緣很難用巖溶模型來(lái)解釋。

這些雷達(dá)數(shù)據(jù)是由“卡西尼號(hào)土星軌道器”(Cassini Saturn Orbiter)收集，該任務(wù)由美國(guó)宇航局(NASA)位于加利福尼亞州帕薩迪納市的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理。這是該航天器最后一次近距離飛越土衛(wèi)六時(shí)收集的數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)該航天器正在為兩年前最后一次進(jìn)入土星大氣層做準(zhǔn)備。由意大利G.d‘Annunzio大學(xué)Giuseppe Mitri領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際科學(xué)家小組確信，巖溶模型與在這些新圖像中看到的不一致。邊緣上升，巖溶過(guò)程以相反的方式工作，但沒(méi)有找到任何與巖溶湖盆地相吻合的解釋。

實(shí)際上，形態(tài)更像是一個(gè)爆炸隕石坑，環(huán)形山的邊緣是由從火山口內(nèi)部噴射出來(lái)的物質(zhì)形成，這是一個(gè)完全不同的過(guò)程，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然地球科學(xué)》期刊上。與其他泰坦氣候模型的網(wǎng)格顯示，與較早的泰坦“冰河時(shí)代”相比，土衛(wèi)六可能是溫暖的。在土衛(wèi)六過(guò)去的五億年或十億年里，其大氣中的甲烷起到了溫室效應(yīng)作用，使土衛(wèi)六保持相對(duì)溫暖，盡管以地球的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看仍然很冷。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直認(rèn)為，土衛(wèi)六已經(jīng)經(jīng)歷了冷卻和變暖的時(shí)代，因?yàn)榧淄楸惶?yáng)驅(qū)動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)耗盡，然后再補(bǔ)充。

在較冷的時(shí)期，氮?dú)庵鲗?dǎo)了大氣，向下降雨，并通過(guò)冰冷的地殼循環(huán)，在地表下方的水池中聚集。這些有著陡峭邊緣、凸起邊緣的湖泊將成為泰坦歷史上表面和地殼中存在液氮時(shí)期的路標(biāo)。即使是局部變暖，也足以將液氮變成水蒸氣，導(dǎo)致液氮迅速膨脹，并吹出一個(gè)火山口。對(duì)于那些小湖泊周?chē)盖偷倪吘?，這是一個(gè)完全不同的解釋?zhuān)@一直是一個(gè)巨大的謎團(tuán)，隨著科學(xué)家們繼續(xù)挖掘卡西尼號(hào)數(shù)據(jù)的寶藏，將能繼續(xù)把越來(lái)越多的拼圖拼湊在一起。在接下來(lái)的幾十年里，會(huì)越來(lái)越好地理解土星系統(tǒng)。

博科園｜文：Alana Johnson/phys

參考期刊《自然地球科學(xué)》

DOI: 10.1038/s41561-019-0429-0

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