土星的“死星”卫星藏着一片地下海洋
2024-05-29王晓涛/编译
王晓涛/编译
这项本不太可能出现的发现有助于研究人员更好地认识冰冻卫星上埋藏的海洋，
甚至有助于研究地外生命。
天文学家在土星卫星弥玛斯（有时也称其为“死星”）的地壳深处发现海洋的证据。这令他们大感意外，因为那种环境下不太可能出现海洋。
美国宇航局卡西尼探测器在2004—2017年间探测了土星系统，并发回了大量数据和照片。对这些珍贵资料的最新分析表明，弥玛斯绕土星运动时产生的摇摆运动——天文学家称这种现象为“振动”——是由其表面之下的液体海洋（而不是一个完全固态的核）产生的。
我们太阳系中已经确证的地下海洋并不多，因此，这项新发现意义重大。这当然也同样提高了太阳系地下海洋中存在生命的可能性。
这项新研究的天文学家和论文第一作者瓦莱里 · 莱内（Valéry Lainey）目前在法国巴黎天文台研究土星卫星的动力系统。他说道：“老实说，这真的是一个巨大的惊喜。”
不太可能出现的海洋世界
弥玛斯还常被称作“死星”，因为这颗土星卫星的一侧有一个巨大的撞击坑——把这个撞击坑放在地球上，大小相当于加拿大——看上去就像电影《星球大战》中的“死星”空间站。土星的卫星众多——至少有146颗——弥玛斯就是其中一个。天文学家早就知道弥玛斯与众不同，因为它在围绕土星运动的过程中，总是剧烈晃动。
这种振动可以用两种方式解释：可能是因为弥玛斯的核心极长，且形状像是一个扁平的足球；也可能是这颗卫星的地表之下有一个全球性海洋。
2014年，一支团队在《科学》杂志上发表了一篇论文，率先提出了弥玛斯地表下可能藏着海洋的可能。而莱内就是这个团队的成员。
不过，这个观点在当时并没有得到多少支持，部分是因为弥玛斯表面没有任何表明它存在地下海洋的跡象——这点与土星的另一颗卫星恩克拉多斯不同，恩克拉多斯会把内部海洋中的水喷射到太空中。
然而，这个团队最近又在《自然》杂志上发表了一篇新论文，细致研究了振动是如何改变弥玛斯轨道的——进而确证这颗卫星地表之下确实存在海洋。
研究人员认为，弥玛斯在环绕土星运行时，地下海洋因为有潮汐力产生的热量而不会结冰。
另外，弥玛斯的海洋水量相当高。莱内说，弥玛斯是一颗相对较小的卫星，但它蕴含的地下海洋中的水质量达到了自身质量的一半左右。
莱内还表示：“很多人现在看到这点后就会说，哦，天呐，那里真的有海洋。”
搜寻地外生命
在弥玛斯之前，天文学家只在两颗土星卫星（恩克拉多斯和泰坦）和两颗木星卫星（欧罗巴和伽尼米德）上发现了存在地下海洋的明确证据。
早有研究指出，有液态水的地方常常能发现生命。因此，地下海洋正是寻找地外生命的最佳场所之一。科学家猜测，在这类卫星核心区域的热液喷口附近，可能演化出生命。
最新的研究显示，弥玛斯上的海洋一定很年轻——200万到2500万年之间，这在天文学尺度上几乎不算什么时间。
这个时间实在太短，似乎不足以让那里孕育出生命。
不过，莱内表示，弥玛斯上的海洋相对温暖且可能含有大量原始化学物质，非常适合孕育生命。
当然，他也不得不承认，要想真的在弥玛斯上钻探地下海洋查明其中是否有生命难度很大：虽然弥玛斯上的海洋看上去很深——部分区域深度可能超过60千米——但海洋上方还有29千米厚的由岩石和冰块构成的外层卫星地壳。
海洋演化的线索
弥玛斯可能也有助于科学家理解其他星球海洋的形成方式。
莱内说，弥玛斯只比恩克拉多斯小一点，岩石与冰的成分则完全相同，这意味着，这两颗卫星的化学组成和地质情况应该相似。
然而，恩克拉多斯的地下海洋大约已有10亿年历史，而弥玛斯的则显然要年轻得多。莱内表示，这或许为科学家研究恩克拉多斯的早期地质演化打开了一扇窗户。
位于美国博尔德的西南研究院的行星科学家阿里萨 · 罗斯 · 罗登（Alyssa Rose Rhoden）说，让弥玛斯看上去像死星的那个巨大撞击坑其实也是这颗卫星的海洋相对年轻的证据。
天文学家认为，几亿年前，某个直径数千米的天体撞击弥玛斯，形成了这个撞击坑——以1789年发现了弥玛斯的天文学家威廉 · 赫歇尔（William Herschel）的姓氏命名。
罗登并没有参与最新的弥玛斯研究，但他在《自然》杂志上联合发表了一篇关于弥玛斯的论文。他表示，如果弥玛斯在形成赫歇尔撞击坑的那次撞击之前就存在地下海洋，那么那个天体应该会直接穿过弥玛斯的整个地壳。因此，赫歇尔撞击坑的存在就意味着撞击发生之时弥玛斯并没有海洋。
搜寻更多外星海洋
弥玛斯地下海洋的发现同时也进一步强化了我们“太阳系其他地方可能存在地下海洋”的想法，尤其是天王星的几颗卫星，甚至是冥王星轨道之外环绕太阳运动的某些柯伊伯带天体。
莱内说：“确实会有点不同，但，没错，在很多天体上我们都能期待存在液态水。毕竟，即使是我们原本认为太阳系中不太可能存在液态水的地方——弥玛斯——竟然也存在一个地下海洋。”
资料来源 National Geographic
