土衛二熱能平衡獲證實:地下海洋穩定性為生命潛能奠定基石

编辑者: Uliana S.

根據對NASA卡西尼號任務數據的最新分析,科學家們發現土星的衛星土衛二(Enceladus)的北極地區持續有熱量滲漏的跡象。此項發現顛覆了過去科學界僅關注南極活躍區域的傳統觀點,強烈暗示著覆蓋在冰層之下的廣闊海洋,其氣候穩定性可能遠超科學界的預期,為潛在生命的演化提供了長期穩定的環境基礎。

土衛二的表面極度寒冷,溫度可低至零下201°C,但其冰下海洋已具備孕育生命的必要化學元素。過去的關鍵疑慮在於,這片海洋的溫度是否能維持足夠長的時間。牛津大學的共同作者卡莉·霍威特博士強調,若能證明土衛二的能量輸出保持恆定,便強烈暗示其深層環境也處於穩定的狀態。土衛二的內部熱能主要來自於土星引力持續擠壓與拉伸所產生的潮汐加熱效應。要使地下海洋得以持續支持生命,其獲得的能量必須與散失的能量達成精確平衡。

研究人員意識到,由於海洋熱量是均勻加熱整個冰層,南北極的日夜溫差極為細微,使得計算整個衛星的總熱量散失極具挑戰性。他們透過比對卡西尼號在北極的深冬(2005年)與盛夏(2015年)的表面溫度測量結果,發現該極地周圍的溫度比預期高出約7°C。基於此,他們推算出該區域每平方公尺的能量散失量約為46毫瓦,換算至整個衛星體積,總散失能量高達約35吉瓦。

當此數值與已知的南極活躍區域散失的能量相加,土衛二的總能量散失量達到約54吉瓦。此一總散失能量數值與潮汐加熱所提供的預估總能量輸入(約50至55吉瓦)幾乎完美吻合,有力地證明了這片地下海洋是一個長壽且穩定的存在。霍威特博士指出,這項發現支持了海洋長期穩定存在的可能性,從而提高了生命得以演化的機率。

此外,透過這些溫度測量,研究人員還能更精確地推算出冰殼的厚度:北極地區的冰殼厚度約為20至23公里,全球平均約為25至28公里。這些新見解更加堅定了土衛二作為未來太空任務的關鍵目標地位,後續探測重點可能轉向分析南極冰羽流中的化學生命跡象,或規劃新的探測器深入海洋內部。

來源

  • CHIP Online

  • Mission concept proposes sampling Enceladus's subsurface ocean

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