在太陽(yáng)系深處,一顆直徑僅313英里的小天體——土衛(wèi)二恩克拉多斯,卻成為人類尋找地外生命的最大希望之一。
它冰封的外殼下涌動(dòng)著全球性咸水海洋,表面間歇泉噴發(fā)出的水冰羽流高達(dá)數(shù)千英里。
而在2024年美國(guó)地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)年會(huì)上,一組科學(xué)家拋出了一個(gè)更令人震驚的發(fā)現(xiàn):土衛(wèi)二表面曾出現(xiàn)過(guò)一個(gè)神秘暗斑,又悄無(wú)聲息地消失了。
2009年,卡西尼號(hào)探測(cè)器拍攝的照片中,科學(xué)家首次注意到一個(gè)令人困惑的現(xiàn)象:在土衛(wèi)二明亮的南極區(qū)域,一個(gè)直徑約1公里的暗斑赫然顯現(xiàn)。
土衛(wèi)二是太陽(yáng)系中反照率最高的天體之一,其表面如同新雪般明亮,這個(gè)暗斑如同白紙上的墨點(diǎn)般突兀。
當(dāng)研究人員調(diào)取2012年同區(qū)域照片進(jìn)行比對(duì)時(shí),暗斑竟神秘消失了。
更令人費(fèi)解的是,在2009至2012年間的連續(xù)觀測(cè)顯示,這個(gè)暗斑并非突然不見(jiàn),而是呈現(xiàn)出逐漸變淡的趨勢(shì),一旦消失就再未重現(xiàn)。
為解開(kāi)謎團(tuán),NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的行星地質(zhì)學(xué)家Cynthia B. Phillips團(tuán)隊(duì)展開(kāi)系統(tǒng)排查。
對(duì)比2011年更高分辨率的照片,暗斑雖縮小卻依然可見(jiàn),分析不同光照角度照片后,暗斑位置固定不變,排除影子假說(shuō)。
多角度成像證實(shí)與地形無(wú)關(guān),紫外與彩色影像揭示暗斑呈現(xiàn)紅棕色,與周圍暗藍(lán)色區(qū)域形成鮮明對(duì)比。
這些特征指向一個(gè)令人困惑的本質(zhì)——這片暗區(qū)似乎是突然出現(xiàn)在冰雪世界中的異物,又隨時(shí)間推移被慢慢抹去。
目前科學(xué)界提出了兩種主要假說(shuō),每種都伴隨著未解的謎團(tuán)。
最被接受的解釋認(rèn)為,這可能是小型天體撞擊土衛(wèi)二留下的疤痕。
撞擊可能帶來(lái)深色宇宙塵埃,或是撞開(kāi)了冰殼,暴露出下層顏色較深的物質(zhì)。
土衛(wèi)二位于土星E環(huán)中,周圍環(huán)繞著大量微粒,遭遇微小天體撞擊確有可能。
但疑點(diǎn)依然存在,在缺乏明顯風(fēng)化作用的冰封世界,撞擊痕跡為何會(huì)在短短幾年內(nèi)消失?地球上類似大小的隕石坑可保存數(shù)百萬(wàn)年之久。
更具想象力的理論認(rèn)為,暗斑可能是土衛(wèi)二內(nèi)部物質(zhì)鉆透冰殼的痕跡。
土衛(wèi)二冰殼下的海洋含有豐富的有機(jī)分子和鹽類,若這些物質(zhì)通過(guò)裂縫涌出并凍結(jié),可能形成顏色異常的沉積區(qū)。
然而,這種上涌活動(dòng)通常與著名的“虎紋”裂縫相關(guān),而暗斑所在位置與已知的噴流區(qū)域并不吻合。
更關(guān)鍵的是,鉆出物質(zhì)為何會(huì)自行停止并消失?地下活動(dòng)應(yīng)有持續(xù)性特征。
暗斑的消失過(guò)程同樣充滿矛盾。最直觀的解釋是:來(lái)自土衛(wèi)二間歇泉的噴出物如雪花般落下,逐漸覆蓋了暗斑。
土衛(wèi)二的羽流每秒噴射79加侖水蒸氣,這些物質(zhì)最終會(huì)落回表面。
但計(jì)算表明,完全覆蓋如此大小的暗斑需要約100年時(shí)間,而實(shí)際觀測(cè)到的消失過(guò)程卻只用了短短幾年。
面對(duì)這一矛盾,科學(xué)家將目光投向土星系統(tǒng)本身。土衛(wèi)二被包裹在土星龐大的E環(huán)中,這些由超微水冰粒子組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),可能加速了對(duì)地表異常的“掩埋”。
E環(huán)物質(zhì)不斷沉降在土衛(wèi)二表面,形成持續(xù)的“降雪”。若暗斑區(qū)域的物質(zhì)特性加速了這一過(guò)程,或許能解釋其快速消失之謎。
要理解暗斑的意義,必須將其置于土衛(wèi)二劇烈地質(zhì)活動(dòng)的背景下。
2023年,詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡帶來(lái)震撼發(fā)現(xiàn):土衛(wèi)二噴出的水蒸氣羽流竟綿延6000英里——相當(dāng)于從洛杉磯到布宜諾斯艾利斯的距離,長(zhǎng)度相當(dāng)于衛(wèi)星本身的20倍。
這些羽流并非隨機(jī)產(chǎn)生。2024年《自然·地球科學(xué)》的研究揭示了其脈動(dòng)規(guī)律:羽流活動(dòng)每32.9小時(shí)達(dá)到高峰,與土衛(wèi)二繞土星公轉(zhuǎn)的潮汐周期精準(zhǔn)同步。
當(dāng)土衛(wèi)二最接近土星時(shí),潮汐應(yīng)力撕扯著它的冰殼,引發(fā)被稱為“虎紋”的裂縫運(yùn)動(dòng)。
美國(guó)加州理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),這種應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致虎紋發(fā)生類似地球圣安德列斯斷層的側(cè)向滑動(dòng)。
裂縫界面的周期性滑動(dòng)與鎖定,不僅能解釋羽流的主高峰,還解開(kāi)了為何在土衛(wèi)二遠(yuǎn)離土星后會(huì)出現(xiàn)第二個(gè)較小高峰的謎團(tuán)。
如同地球上的走滑斷層可能引發(fā)火山活動(dòng)一樣,虎紋彎曲處的運(yùn)動(dòng)或許正是驅(qū)動(dòng)噴流的關(guān)鍵。
卡西尼號(hào)雖已于2017年墜入土星大氣,但其留下的數(shù)據(jù)仍在產(chǎn)出新發(fā)現(xiàn)。而對(duì)土衛(wèi)二的探索即將進(jìn)入新時(shí)代。
憑借其獨(dú)特的光譜分析能力,韋伯能追蹤羽流成分隨時(shí)間的變化,甚至探測(cè)到與生命相關(guān)的有機(jī)分子。
2024年底啟用的這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī),每秒可執(zhí)行超百億億次計(jì)算,能處理海量天文數(shù)據(jù)并模擬復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程。
NASA已成功測(cè)試3D打印衛(wèi)星通信天線,實(shí)現(xiàn)低成本、快速制造深空探測(cè)設(shè)備,為未來(lái)土衛(wèi)二專項(xiàng)任務(wù)鋪路。
暗斑之謎將土衛(wèi)二的神秘性推至新高度。它可能是地下海洋物質(zhì)噴發(fā)的痕跡,也可能是微小天體撞擊的傷疤——但無(wú)論哪種解釋,都指向一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的水世界。
當(dāng)歐洲JUPITER超算在年末開(kāi)始解析十億億級(jí)數(shù)據(jù),當(dāng)更多3D打印探測(cè)器飛向深空,這顆遙遠(yuǎn)衛(wèi)星的秘密終將被層層剝開(kāi)。
而最令人神往的問(wèn)題是:那個(gè)從冰下鉆出的“東西”,會(huì)僅僅是地質(zhì)奇觀,還是土衛(wèi)二生命存在的間接證據(jù)?答案或?qū)⒅匦露x人類在宇宙中的位置。
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