藝術(shù)家繪制的土衛(wèi)六在土星引力的作用下出現(xiàn)夸張的變形效果圖
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，來(lái)自土星探測(cè)器的最新分析結(jié)果，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們對(duì)土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六進(jìn)行地形與引力場(chǎng)的探索，表明土衛(wèi)六冰殼體是之前認(rèn)為的兩倍。圖中描繪了由藝術(shù)家對(duì)土星和土衛(wèi)六的構(gòu)思，形象地描繪出土衛(wèi)六在土星強(qiáng)大潮汐力作用下產(chǎn)生的影響。很早之前，科學(xué)家們就懷疑土衛(wèi)六地殼下存在液態(tài)水的海洋，本項(xiàng)最新研究也暗示了土衛(wèi)六存在內(nèi)部熱源，導(dǎo)致內(nèi)部的某個(gè)深層區(qū)域并不是冰凍的環(huán)境，溫度較為適宜。
來(lái)自斯坦福大學(xué)地球物理學(xué)教授霍華德·澤伯克（Howard Zebker）在本周二于舊金山舉行的美國(guó)地球物理聯(lián)盟年會(huì)上公布了相關(guān)研究進(jìn)展。澤伯克教授研究小組所分析的數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)土星探測(cè)器自2004年以來(lái)的探測(cè)結(jié)果，雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示了土衛(wèi)六的地形分布情況，通過(guò)對(duì)該天體引力場(chǎng)環(huán)境的測(cè)量，重新分析了地形與引力之間的關(guān)系。對(duì)科學(xué)家而言，土衛(wèi)六似乎與地球存在許多相似之處，也擁有層狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)兒像洋蔥的層狀排列。
科學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六可能有一個(gè)由冰和巖石混合物構(gòu)成的核心結(jié)構(gòu)，周圍被冰凍的殼體和海洋所包圍。核心位置的巖層（塊）被認(rèn)為包含著自太陽(yáng)系形成以來(lái)所留下的放射性元素，正如地球的內(nèi)核結(jié)構(gòu)一樣，當(dāng)這些元素發(fā)生衰變時(shí)可以釋放出大量的熱量，這一因素是讓土衛(wèi)六擁有內(nèi)部海洋的關(guān)鍵。由于土衛(wèi)六是圍繞土星公轉(zhuǎn)，和我們的月球一樣，這顆天體也是同步自轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)周期同步，只有一面朝向土星。
卡西尼號(hào)上搭載的引力探測(cè)儀可對(duì)土衛(wèi)六與土星的引力環(huán)境測(cè)量，研究小組確認(rèn)了土衛(wèi)六轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在本質(zhì)上與天體內(nèi)部物質(zhì)厚度存在聯(lián)系，因此可通過(guò)這一途徑來(lái)計(jì)算土衛(wèi)六內(nèi)部結(jié)構(gòu)。霍華德·澤伯克教授認(rèn)為：“我們獲得的土衛(wèi)六照片顯示內(nèi)部巖石核心半徑超過(guò)了2000公里，海洋深度位置在225至300公里左右，而且冰層厚度為200公里。”按照此前對(duì)土衛(wèi)六內(nèi)部結(jié)構(gòu)的估計(jì)，冰層厚度為100公里左右。
很顯然，最新的調(diào)查發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六上存在更厚的冰層，而來(lái)自核心的能量應(yīng)該比之前估計(jì)的要少。如果按照新的發(fā)現(xiàn)推測(cè)，一切似乎都相當(dāng)簡(jiǎn)單，但是其中還有一個(gè)關(guān)鍵的因素：土衛(wèi)六受到土星引力的強(qiáng)烈影響。事實(shí)上，土衛(wèi)六不是一個(gè)真正的球體，在土星引力場(chǎng)作用下土衛(wèi)六的形狀被扭曲了，變成類似橢圓形狀，在兩極地區(qū)有些扁平。通過(guò)觀測(cè)引力場(chǎng)的分布，科學(xué)家可以計(jì)算并繪制出土衛(wèi)六的形狀。但是最新的數(shù)據(jù)顯示，土衛(wèi)六的形狀與引力模型預(yù)測(cè)的存在較大的出路。
這些意外的差異性使得土衛(wèi)六的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非想象的那么簡(jiǎn)單，比如土衛(wèi)六兩極地區(qū)的物質(zhì)密度要稍微大于赤道位置的物質(zhì)密度。研究小組推測(cè)造成兩處密度不均的因素在于冰層的狀態(tài)，因?yàn)橐簯B(tài)水的密度要比冰的密度大，由此得出土衛(wèi)六兩極內(nèi)部的冰層厚度較于赤道而言較薄一些，反之可能存在的液態(tài)水層就相應(yīng)較厚一些。科學(xué)家通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)兩極地區(qū)的平均厚度較小，而赤道位置的平均厚度較大，這也符合土衛(wèi)六兩極內(nèi)部物質(zhì)密度較大、赤道物質(zhì)密度較小的結(jié)論。通過(guò)結(jié)合土衛(wèi)六引力場(chǎng)和地形構(gòu)造，可進(jìn)一步推出該天體的冰層平均厚度約為200公里左右。
土衛(wèi)六的表面冰殼厚度不同，內(nèi)部熱量的分布也會(huì)出現(xiàn)差異。但是這種變化不可能來(lái)自土衛(wèi)六的內(nèi)核，因?yàn)橛稍撎祗w內(nèi)部產(chǎn)生的熱量在所有釋放方向上基本是均勻的。澤伯克教授認(rèn)為冰層厚度的變化可能土衛(wèi)六公轉(zhuǎn)軌道所致，因?yàn)樗\(yùn)行的軌道并不是一個(gè)完美的圓形。來(lái)自土星潮汐力的影響不僅可改變土衛(wèi)六的冰層分布，也會(huì)造成內(nèi)部物質(zhì)擠壓而產(chǎn)生一定的熱量，在這些因素作用下土衛(wèi)六的內(nèi)部環(huán)境顯得較為復(fù)雜。