土卫六的冰外壳可能是之前认为的两倍厚

泰坦的冰冷外壳可能是先前思考的两倍厚

艺术家对土星及其卫星土卫六的描绘。斯坦福大学的科学家们的模型表明,土卫六的冰外壳可能是之前认为的两倍厚。说明:NASA /姓名

使用来自美国宇航局卡西尼号宇宙飞船,一个新的分析土星土卫六是地球上最大的卫星,土卫六表明它有一个半径为2000多公里的冰核,有225到300公里厚的海洋和200公里厚的冰层。

泰坦最大的泰坦的地形和重力数据的新分析表明,泰坦的冰冷外壳是通常被认为是厚度的两倍。

科学家长期以来,似乎是巨大的液体水在地壳下。新的研究表明,内部产生的热量使海洋远离冻结固体取决于泰坦与土星的相互作用,而不是被怀疑的卫生。

斯坦福大学地球物理学和电气工程教授Howard Zebker,将于周二(12月4日)下午1:40在旧金山西莫斯肯中心2005室举行的美国地球物理联盟(AGU)年会上介绍这一发现。

Zebker is part of the team interpreting radar data of Titan acquired by NASA’s Cassini spacecraft, which has been orbiting Saturn since 2004. He has been studying the topography of Titan, and has combined improved radar measurements of the moon’s surface with newly released gravity measurements to make the new analysis.

由于土卫六与地球的相似之处,它长期以来一直引起科学家们的兴趣。和地球一样,土卫六看起来也有一层一层的结构,和洋葱的同心圆层很相似,只是不能食用。

“泰坦可能有一个核心是冰和岩石的混合,”Zebker说。核心被海洋和冰冷的地壳覆盖。

人们认为地核中的岩石含有太阳系形成时遗留下来的放射性元素。和地核一样,当这些元素衰变时,它们会产生热量。在土卫六上,这种热量是防止海洋结冰的关键。

正如泰坦轨道的土星一样,泰坦在其轴上慢慢旋转,每次旋转的土星旋转。尽管如此,旋转足以让成型仪器上的Cassini测量泰坦的阻力到其旋转的任何变化 - 也称为惯性矩。

“惯性矩主要取决于土卫六内部物质层的厚度,”Zebker说。因此,他和他的研究生能够利用这些数据来计算月球的内部结构。

“泰坦的图片,我们获得了一个冰冷的岩石核心,半径超过2000公里,海洋在厚的225到300公里范围内,冰层厚,”他说。

以前的泰坦结构模型估计冰冷的外壳约100公里厚。因此,如果有更多的冰,那么从核心估计应该较少的热量。在内部生成的较少热量的一种方法是在内部产生较少的岩石,核心中的更多冰比以前的模型预测。

这一切看起来很简单,但有一个复杂的问题。土卫六不是一个真正的球体。它的形状因土星的引力而扭曲,使月球沿赤道呈椭圆形,两极略显扁平。

根据泰坦观察到的引力场的测量,可以计算泰坦的形状应该是什么。但是,新数据表明,泰坦的形状比简单的重力模型所预测的形状要扭曲得多。

这种差异意味着泰坦的内部结构并不是那么简单。

Zebker表示,对于泰坦施加其观察到的引力拉力,来自月球上的任何给定点的平均密度必须是相同的。

但事实并非如此,因为土卫六有点被压扁了。为了使数据吻合,两极下的物质密度必须略大于赤道下的物质密度。

由于液体水比冰更密集,Zebker的团队推出了冰层必须比芯片略微稀释,而不是在芯处,并且水层相应地更厚。

团队成员计算冰冷的地壳的厚度约为3,000米,比挡杆的平均水平约为3,000米,比赤道的平均水平大3000米。重力和地形的组合进一步表明冰冷层的平均厚度约为200公里。

对于冰冷的外壳在泰坦表面厚度变化,月球内的热分布也必须变化。但这种变化不太可能来自月球的核心 - 在各方面产生的热量会有相当均匀。

Zebker说,冰层厚度的变化可能是土卫六绕土星轨道形状变化的结果,土卫六绕土星的轨道并不是完美的圆形。

Zebker说:“轨道形状的变化,以及土卫六轻微扭曲的形状,意味着在它绕土星运行时,土卫六内部有一些弯曲。”土卫六的其他卫星也会对其产生潮汐影响,因为它们的轨道各不相同,但主要的潮汐影响来自土星。

“潮汐随着泰坦轨道移动,如果你移动任何东西,你会产生一点热量。”

例如,如果你把一根很薄的金属条弯曲,它就会开始变弱,最终你就会把它折断。这种弱化是你弯曲金属时产生热量的结果。

潮汐作用往往比赤道更集中在两极,这意味着在两极稍产生更多的热量,进而融化一点冰底部的冰层,冰层变薄在这一地区的其他部分相比行星,Zebker说。

Cassini Mission最近获得资金来继续经营2017年,这意味着将获得大约五年的数据,这将有助于进一步改善Zebker的泰坦模型。

图片:NASA /喷气推进实验室加州理工学院

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