卡西尼号揭示土星月亮土卫二的全球海洋

土星月亮土卫二内部的插图，显示了在其岩石核心和冰壳之间的全球液态水海洋。此处显示的层的厚度未按比例绘制。学分：NASA / JPL-加州理工学院

美国国家航空航天局（NASA）的卡西尼号（Cassini）任务揭示了土星月亮土卫二（Enceladus）冰冷外壳下的全球海洋。

研究人员发现，绕着土星运行的月球非常轻微的晃动只有在其外层冰壳没有在其内部结冰的情况下才能解释，这意味着必须存在全球海洋。

这一发现暗示，卡西尼号观测到来自月球南极附近裂缝的水蒸气，冰冷颗粒和简单的有机分子的精细喷洒，是由这个巨大的液态水库提供的。这项研究将发表在本周在线发表在《伊卡洛斯》杂志上的一篇论文中。

之前对卡西尼号数据的分析表明，在月球南极区下方存在着一个透镜状的水或海洋。然而，在飞船几次绕过南极地区时收集的重力数据为海洋可能具有全球性提供了支持。根据卡西尼号的图像使用独立证据得出的新结果证实了这种情况。

“这是一个艰巨的问题，需要多年的观察和涉及不规则学科集合的计算，但是我们有信心我们终于做到了，”纽约州伊萨卡市康奈尔大学卡西尼成像团队的彼得·托马斯（Peter Thomas）说，并是该论文的主要作者。

卡西尼号的科学家分析了自2004年中以来一直在土星上运行的飞船拍摄的价值超过7年的土卫二图像。他们仔细地绘制了数百幅图像在土卫二上的特征位置（主要是陨石坑），以便以极高的精度测量月球自转的变化。

结果，他们发现土卫二在绕土星运行时有微小但可测量的摆动。由于冰冷的月亮不是完美的球形-并且由于它在围绕土星的轨道的不同部分运行的速度稍慢，因此，巨大的行星在旋转时巧妙地来回晃动土卫二。

研究小组将对晃动的测量（称为自由运动）插入到不同的模型中，以研究土卫二在内部的排列方式，其中包括将月球从地表冻结至核心的模型。

“如果表面和核心牢固地连接在一起，那么核心将提供很大的自重，摆动将远小于我们观察到的波动，”加利福尼亚山景城SETI研究所的卡西尼号科学家Matthew Tiscareno说，以及该论文的合著者。他说：“这证明必须有一个整体的液体层将表面与岩心分开。”

阻止土卫二海洋冻结的机制仍然是个谜。托马斯和他的同事们提出了一些未来研究的想法，这些想法可能有助于解决这个问题，其中包括土星引力引起的潮汐力可能在土卫二内部产生比以前想象的要多得多的热量的令人惊讶的可能性。

卡西尼号成像小组负责人卡罗琳·波高（Carolyn Porco）说：“这是我们对月球的了解所迈出的重要一步，它证明了我们可以通过对其他行星进行长期轨道飞行任务来进行深层发现。”在科罗拉多州博尔德的太空科学研究所（SSI）任职，并在加州大学伯克利分校访问学者。“卡西尼号在这方面堪称典范。”

土卫二的不断发展的故事一直是卡西尼号在土星的长期任务中取得的重大成就之一。科学家在2005年初首次发现了月球冰冷的羽化迹象，随后进行了一系列发现，发现该物质是由于其南极附近的温暖裂缝喷涌而出的。他们在2014年宣布了区域性海洋的有力证据，最近又在2015年，他们分享了表明海底发生热液活动的结果。

卡西尼号（Cassini）计划于10月28日近距离穿越土卫二（Enceladus），这是该任务有史以来最深的一次，它穿过月球活跃的冰冷物质羽流。飞船将通过月球表面上方仅30英里（49公里）的距离。