对人眼来说,土卫二的卫星看起来比较朴素。然而,将波长从光学上移开,土卫二开始看起来更有趣,正如新图像充分证明的那样。
尽管土卫二的表面布满深深的裂缝和峡谷,但土卫二在其他方面看起来相当均匀,有一个闪闪发光的白色冰壳,就像太空中的一个巨大的雪球。
天文学家发现,在红外波长范围内,整个地球上的大部分冰都存在。这是新鲜事,表明可能存在全球内部活动,使月球重新浮出水面。
我们已经知道土卫二不一定是一个安静的地方。 2005年,卡西尼号土星探测器发现咸水羽流从月球南极的四个巨大的平行裂缝中射出,绰号“老虎条纹”。卡西尼号继续前往绘制超过 100 个间歇泉的地图在虎纹骨折处。
这些裂缝是由月球上的潮汐力当它绕土星运行偏心轨道时。这颗行星牵引和拉伸土卫二,引起内部加热和地热活动,并在南极表面的冰上产生裂缝。间歇泉从内部喷出水,通过内部加热保持液态;这些水喷洒到表面并冻结,形成新的冰层。
因此,在由卡西尼号视觉和红外测绘光谱仪 (VIMS) 新重新分析的数据生成的红外图像中,航天器的任务于2017年9月结束,但它的遗产依然存在——预计你会发现与新鲜冰一致的光线,反射出老虎条纹周围的区域。
(NASA/JPL-加州理工学院/亚利桑那大学/LPG/CNRS/南特大学/空间科学研究所)
果然,这些高度详细的图像是根据 23 次近距离飞越而编制的,显示出持续的表面重建。您可以在上图中看到它,并且您可以在这里探索互动世界- 老虎条纹周围的亮红色区域表示结晶冰的光谱特征,其中分子排列成整齐的、重复的几何晶格;它反射红外光的方式与非晶冰不同,非晶冰具有无序的杂乱分子。
这很重要。地球上几乎所有的天然冰都是结晶的,但我们在太空中检测到的几乎所有冰都是无定形的。这是因为太空中的温度往往非常低,在非常低的温度下,水分子会碰撞并冻结到位。
另一方面,结晶冰表明水相对温暖,高于约 110 开尔文 - 即使在冻结后,分子仍保留足够的热能以转变为晶体结构。因此,当您在太空中看到结晶冰时,您可以对其热历史做出某些推论。
土卫二表面的大部分冰都是结晶的,但结晶度的水平很重要。如果我们发现冰比周围的冰更结晶,我们可以假设它是由较温暖的水形成的 - 例如通过虎纹中的间歇泉从内部新鲜喷出的冰和水。
但这还不是全部。法国南特大学 Rozenn Robidel 领导的团队做了什么不是预计会发现广泛分布在土卫二星球上的结晶冰的光谱特征,包括没有老虎条纹的北极。
这一意外的发现表明,两个半球都发生了地质活动,北半球也经历了与南半球类似的表面重建,尽管机制可能不同——地壳更加渐进的破裂。
由于此类活动很可能与海底热点有关,而此类热点的寿命很可能只有几百万年,这使我们能够推断这些地区地表的年龄。
南特大学的天文学家加布里埃尔·托比说:“红外线向我们显示南极表面很年轻,这并不奇怪,因为我们知道那里有喷流喷射冰物质。”
“现在,多亏了这些红外眼睛,你可以回到过去,说北半球的一大片区域看起来也很年轻,并且可能在不久前在地质时间轴上很活跃。”
该团队计划将他们的分析技术应用于即将到来的 Juice 和 Europa Clipper 任务中获得的数据,看看他们能学到什么的冰冷卫星木卫三和木卫二。
该研究发表于伊卡洛斯。