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盘点:宇宙太阳系最奇特卫星 土卫八最奇葩

作者:至尊 来源:世界搜集 时间:2015-11-28 阅读: 字体: 在线投稿
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11月27日消息,可能对于所有宇宙中的星系天体来说,太阳系是人类科学家最为熟悉的星系系统了。但是太阳系中除了我们所熟知的八大行星之外,更有为数众多的卫星以及小行星密集分布。

冰的地狱:木卫一

遍布硫磺坑、沐浴着强辐射、火山不断震颤着大地,木卫一就犹如太阳系中的炼狱。

尽管木卫一上天寒地冻到足以形成二氧化硫霜冻,但这颗最靠近木星的大型卫星的火山却是最知名的。在不到地球表面1/12的面积上喷涌出的熔岩超出了地球所有火山总和的100倍以上。木卫一的表面散布着翻腾着气泡的熔岩湖,其中最大的直径超过200千米。

在其他地方,岩浆则可以突然从地底冒出,绵延50千米以上。2007年当美国宇航局的“新视野”探测器在去往冥王星的途中掠过木星的时候探测到了这些岩浆海所释放出的热量。

木卫一上的某些火山喷发极为剧烈,由此导致的羽状气体、尘埃云可以向太空延伸出500千米。这可能是由于熔岩流使得木卫一表面凝固的二氧化硫气化或者是熔岩中的气体上升将物质抛射出木卫一表面而造成的。

所有这一切汹涌的火山活动都是木卫一处于木星以及它的两个兄弟木卫二和木卫三之间“漩涡”的结果。木卫二和木卫四的轨道周期正好分别是木卫一的2倍和4倍,于是这三颗卫星经常会排成一线。随着时间的推移,这一周期性的引力会合会逐渐把木卫一推入一条椭圆轨道。

因此,当木卫一绕木星转动的时候,木星的引力就会时强时弱,拉伸、扭曲木卫一上的岩石。这些压力和张力会通过被称为“潮汐加热”的过程来使得木卫一升温。这一效应对木卫一的影响极为巨大,它可以融化岩石并且造就火山。

如此极端的火山活动在宇宙中或许是普遍的。例如,最近发现的行星COROT-7b就有着一条非常靠近其宿主恒星的轨道,由此也经历着很强的引力作用。只要它的轨道稍稍偏离正圆形,那里的潮汐加热作用就足以让这颗行星拥有火山。因此,木卫一可能为我们提供了一瞥数百万颗太阳系外地狱般行星的机会。

可能是因为木卫一的轨道正在逐渐变圆,它自身似乎也在慢慢冷却。在从今往后的数千万或者数亿年里,木卫一与木卫二和木卫三的轨道共振很可能会渐渐瓦解,这会让木卫一进入了一条没有潮汐加热的近圆形轨道。此后,木卫一的火山也将最终睡去。

阴阳:土卫八

只消粗粗地看上一眼就能发现土星卫星土卫八的奇特。它有着一张“阴阳”脸——一半黑,一半白。它的形状也颇为怪异,两极扁平、两侧则被压扁。一座山脉贯穿于半条赤道,使得它看上去就像一个核桃。

土卫八“阴”面上的物质的确非常黑,但它们仅有薄薄的一层,厚度不超过1米。它们覆盖了土卫八的前导半球——在其做轨道运动时朝前的一侧,表明这些黑色的物质是土卫八在绕土星公转的过程中从周围的太空中获得的。这些物质可能来自土星外围小型、深色卫星碰撞的残骸。

通过加热黑色的地区使得冰升华,阳光使得土卫八的差别变得更为明显。水蒸汽随后会环绕整颗卫星运动,在温度较低的后随半球凝固成一层白色的霜。

土卫八的形状也难解释。在刚形成时它还处于熔融状态并且有着快速的自转,由此可以自然地造就目前的形状。如果土卫八外层是在那个时候固化的,当时的一些特征就有可能被保留下来。但这一理论不能很好地解释其赤道上的山脉,它仍然是一个谜。

土卫八的组成也十分特殊。它的低密度意味着它大约80%是冰,岩石只占20%,和外太阳系其他大型卫星相比这一混合模式要轻得多。任何试图想解释整个太阳系卫星形成的理论都必须要考虑这颗独特的冰卫星。

活的雪球:木卫二、土卫二和海卫一

看似暗淡冰冷的木卫二、土卫二和海卫一表面其实是太阳系中最活跃的地方。它们甚至还拥有适合生命的温暖栖息地。

木星的卫星木卫二被布满裂缝的冰层所覆盖。但是,它的岩石核心却由于其椭圆的轨道正经历着木星引力的潮汐加热(见“冰的地狱:木卫一”)。这也许会产生足够的热量在木卫二冰冻的表面之下维持一个液态的海洋。

[图片说明]:不同色彩的木卫二。左:自然颜色;右:紫外、绿光、红外增强影像。

如果这一海洋能延伸到它的核心,黑暗海底的热液喷口就能够提供可以供养微生物甚至虾体型大小的食肉动物所需的营养物质。

土星的卫星土卫二则更为活跃。位于其南极的一系列喷口会喷射出水蒸汽和冰晶。其中一些会回落到土卫二的表面,宛如一件亮闪闪的冬装,使得它成为了太阳系中最白的天体。其余的物质则会逃逸出去,形成一个环绕土星的雾状环。

这些喷口可能植根于其下方的内部海洋。如果真是这样,那么微生物也有可能会在喷发的过程中被喷射出来,飞过的探测器就能捕捉到它们。因此土卫二上的生命会比禁锢在木卫二冰层下的更容易探测。

然而,要想在土卫二上生存却不是一件容易的事情。土卫二的所有活动可能都源自潮汐加热。而土卫二的轨道则存在着超过几亿年的周期变化,由此也造成了它显著的气候周期变化。如果在最寒冷的时期土卫二的海洋完全冻结的话,那这对于生命而言无疑是灭顶之灾。

即使是寒冷的木卫二和土卫二,它们的平均表面温度也有大约-170℃和-200℃,相对于海王星最大的卫星海卫一可以算是温暖的天堂了,后者的温度一直在-230℃以下徘徊。海卫一的表面含有各种不同种类的冰,包括了水、氮和甲烷的混合物。

但就算这样一个冰冷的地方却也令人惊讶地具有地质活动。当阳光蒸发氮的时候就会出现喷发,海卫一由氮组成的稀薄大气还拥有会随着季节变化的气候模式。

与木卫二和土卫二一样,海卫一地势平缓,鲜有陨石坑。这说明它的表面非常年轻——可能还不到1千万年,仅仅是其40亿年历史的沧海一粟。海卫一年轻的源泉被认为是其会喷发出液态水和氨的火山,这些新鲜的物质凝固之后就会覆盖海卫一的表面,抹去岁月的痕迹。

[图片说明]:海卫一。