土卫一Mimas拥有内部海洋的证据被发现

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西南研究所(SwRI)的一位科学家试图证明土星卫星Mimas是一颗冻结的惰性卫星,但发现了令人信服的证据,证明Mimas内部有一个液态海洋。在美国宇航局卡西尼号任务的最后几天,宇宙飞船在卫星的旋转中发现了一个奇怪的天体平移或振荡,通常指向一个能够支撑内部海洋的地质活跃体。

土卫一Mimas拥有内部海洋的证据被发现-第1张图片-IT新视野

斯瓦里的艾莉莎·罗登博士说:“如果Mimas有一个海洋,它代表了一种新型的‘看不见’的小海洋世界,它的表面不会暴露出海洋的存在。”她是冰卫星地球物理学专家,主要研究包含海洋的卫星和巨型卫星系统的演化。

在过去25年中,行星科学最深刻的发现之一是,岩石和冰下有海洋的世界在我们的太阳系中很常见。这些星球包括巨大行星如木卫二、土卫六和土卫二的冰卫星,以及遥远的行星如冥王星。一个拥有地表海洋(如地球)的世界必须与恒星保持较窄的距离,以维持支撑液态海洋的温度。然而,内水和海洋世界(IWOW)被发现的距离更远,这大大增加了银河系中可能存在的可居住世界的数量。

“因为土卫二表面有一个严重的陨石坑,我们认为它只是一块冰冻的冰。土卫二和欧罗巴等IWOW容易破裂,并显示出其他地质活动的迹象。结果表明,土卫二的表面欺骗了我们,我们的新认识大大扩展了我们太阳系中潜在的宜居世界的定义干和超越,”罗登说

潮汐过程以热的形式在卫星中耗散轨道能量和旋转能量。为了与从Mimas的平动推断出的内部结构相匹配,月球内部的潮汐加热必须足够大,以防止海洋冻结,但必须足够小,以维持厚冰层。利用潮汐加热模型,研究小组开发了一种数值方法,为液态海洋上14至20英里厚的稳态冰壳创造最合理的解释。

“大多数时候,当我们创建这些模型时,我们必须对它们进行微调,以产生我们观察到的结果,”罗登说。“这一次,内海的证据只从最现实的冰壳稳定性方案和观测尺度中跳出来。”

研究小组还发现,冰层表面的热流对冰层厚度非常敏感,这可以通过航天器进行验证。例如,朱诺号宇宙飞船计划飞越欧罗巴,并使用其微波辐射计测量欧罗巴卫星的热流。这些数据将使科学家能够了解热流如何影响海洋世界的冰壳,例如Mimas,这在2024年NASA的欧罗巴克利伯号接近发射时尤其有趣。

罗登说:“尽管我们的研究结果支持Mimas中存在海洋,但要将这颗卫星的轨道和地质特征与我们目前对其热轨道演化的理解相协调是一项挑战。评估Mimas作为海洋卫星的地位将为其形成和演化模型提供一个基准。这将帮助我们更好地了解土星环和中型卫星,以及潜在可居住海洋卫星的普遍性,特别是在天王星。Mimas是继续调查的一个引人注目的目标。"

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