探测器列传：38.歪瓜裂枣
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好了闲话咱们就不多扯了啊咱们书接上文上文书咱们讲到了土星最大的一颗卫星土卫六这是卡西尼惠更斯任务的重点项目但是啊这个卡西尼探测器还是要绕着土星转悠好多年它执行的探测任务呢也是分期分批的它有的阶段呢重点是在观测土星本身有的阶段呢是拜访土星的几个大卫星

拜访那些大卫星啊也得分期分批也得分粗略观察咱们先扫一遍然后再规划下一次哪些卫星是重点这个卡西尼号说到底它是在绕着土星转悠它对每一颗卫星呢它只能做到飞略而过你这一次飞过了下一次你再路过中间需要间隔很长时间它不知道哪年哪月才能再来一次

它中间还要安排各种变轨它是需要消耗能量的所以这种观测计划需要通盘考虑根据以前旅行者号的观察大家都知道了土味二恩克拉多斯它是一个冰雪世界但是还留下很多疑问呢比如说恩克拉多斯的表面到底是冰啊还是雪啊它到底是坚硬的还是蓬松的

这个冰雪层到底有多厚啊这些信息显然是科学家们都非常关注的一个问题为了回答这些问题呢 2005 年的 3 月份和 7 月份科学家们就安排卡西尼号在近距离上飞过了土威二两次卡西尼号拍下了非常清晰的照片通过这些照片科学家们发现在土威二的南极地区有些地方呈现出那种虎皮状的条纹例型这个长度是 128 公里宽度 40 公里

这些裂缝之中正在不断的往出喷水还有水蒸气和冰屑这些气体就被喷到了 430 公里高的地方这些东西为土围二构造了一个非常稀薄的大气层这个大气层就局限在南极附近但是把话又说回来那个地方那么冷这些水蒸气总有一天它是会凝结的它会凝结成非常小的冰晶和这些喷出来的冰屑一起落下来所以

所以土威二表面就覆盖了一层积雪年复一年日复一日这个土威二表面就覆盖了厚厚的一层积雪了那么这些冰雪到底有多厚呢科学家们后来 2023 年从卡西尼号积攒的数据里面做了挖掘他们发现拍回来的照片表面有一些冰雪的裂缝还有一些陨石坑

阳光照在这些结构上呢就会产生巨大的影子根据影子我们就可以大概推算出这个坑到底有多深有些坑啊砸的比较深它直接砸穿了这一层积雪我们大概就可以根据这些数据算出这冰雪到底有多厚现在呢根据科学家们的估计木卫二上的积雪应该是好几百米深呢

最深的地方差不多有 700 米深那么下一个问题又来了这种积雪不断积累的过程跟地球南极那个大冰盖啊它是很相似的

南极那个冰盖它也不是一天冻出来的那个冰盖也实际上是由积雪常年堆积在重力的挤压之下变成了蓝色的冰川冰因为土威二非常小它的引力没有那么强所以到现在为止这积雪还比较蓬松它没有办法像地球上那样被压成硬邦邦的冰块

即便如此要攒出 700 多米厚的积雪也是一件非常困难的事科学家们计算了一下按照目前这一点点喷发量慢慢积攒的话起码要攒上 45 亿年但是这 45 亿年时间都够上太阳系年龄了这时间太长了这木威尔自己有没有这么大岁数还难说呢

所以科学家们推测这历史上啊一定是有一段时期这木威二喷水啊喷气啊他喷的比现在要多要快

早年间呢这冰层还比较薄这地下水蒸气啊还比较容易找到裂缝喷出来等积攒到一定的年份这冰雪层变厚了你再想喷出来那就有点难了啊它裂口也比较少啦那个口子也比较小啦它喷的自然就慢了当然了这还都只是科学家们的推测对

对了根据木卫二的轨道周期呢这木卫二啊它也有气候变迁它也会冷暖循环这周期呢大概是一亿年的样子历史上啊这冰雪层曾经发生过周期性的变薄变厚这种循环这也是有可能的咱们地球上也有冰期和尖冰期的这个冷热交替嘛是吧

当然了因为土威二实在太小了嘛它的引力不够强喷出来的这些水蒸气啊小冰晶啊它并没有完全落回到土威二的表面有一些被喷到了临近的其他卫星上比如说土威一啊土威三啊它每次路过土威二跟前的时候都被它喷个满脸花啊它真是又喷了

还有一些呢没喷到谁就被拨洒到了环绕土星的轨道上它变成了土星环之中的那个翼环土

土威二的表面也非常冷它的温度是零下 200 多度那这么冷的星球你怎么会有水蒸气喷出来呢这就说明啊土威二冰层下边一定有液态水这些液态水呢是被地下的热源加热以后它就喷出来了而且呢科学家们也发现这个土威二南极地区啊它温度偏高啊

别人都 200 多度它只有零下 116 度比其他地方都相当暖和一点这间歇圈也主要就集中在这个地区所以科学家们对这些现象非常感兴趣于是他们后来又安排了几次高度更低的飞掠

2008 年 3 月卡西尼号就从距离土 V2 表面 50 公里的地方飞过去而且穿过了间歇泉喷发出来的那些雨流从中探测到了大量的水蒸气小冰晶还有少量的碳氢化合物比如说甲烷饼丸这些分子算是最简单最简单的有机物了

这些间歇全喷发出来的雨流速度非常快可以达到 2100 公里每小时这说明什么呢这就说明啊土威二内部简直就是一个高压锅所以它向外喷气的速度才能这么快那么土威二内部的热源来自于什么地方呢现在大家推测应该是来自于潮汐作用

也就是说土 V2 在被土星以及其他大卫星的引力不断的揉搓那些虎皮条纹实际上就是因为表面的冰层在不断被拉伸挤压形成了一大堆的皱纹同时也导致它内部积攒了很多很多的热量因此它肚子里那一锅水就全被烧开了然后就开始咕嘟咕嘟的往外冒热气后来科学家们还从喷发出的那些物质之中探测到了钠盐的成分

咱们那食盐不就是氯化钠吗这就说明啊土威尔攒了一肚子咸水这个冰层底下的地下海洋有可能全都是由咸水构成的同时科学家们还探测到了一些尘埃颗粒这些尘埃颗粒含有大量的硅元素这些硅元素就显得非常重要了这就说明这个水它不但是咸水它还是矿泉水

现在市面上有很多的矿泉水都号称里边含有偏硅酸盐对人体有好处那这些偏硅酸盐是怎么进到水里去的呢

有一个渠道就是通过下雨这个雨水它是从天而降它要穿过层层叠叠的泥土岩石然后进入到地下在这个过程之中它就溶解了一部分偏硅酸盐它就给带到地下水里去了于是这地下水被挖出来以后就成了含硅的矿泉水了还有一种来源那就是火山喷发

其实这个岩浆里边它也是含有水分的在火山喷发的过程中呢这些水分也会被从地下带到地面这些水往往含硅量也是偏高的

那么对于土味二来讲第一种来源你死了这条信吧因为这个土味二上啊它从来不下雨它要下它也是下雪啊这些水分它没有可能穿过层层土壤和岩石然后溶解一大堆偏硅酸盐进去

那么只有一种可能就是第二种来源也就是说土威二的海洋之下它是有火山的最起码它有地热资源这些水呢顺着这岩石的裂缝啊它就流下去了它碰到底下那个炽热的岩浆啊就被烧开了呀这个过程里边会有大量的硅元素溶解在水里面后来呢

后来这间歇泉一喷发这些硅元素一起喷到太空里面它就变成小的尘埃克力了被卡西尼号给探测到了哎呦天底下还有这好事呢既然如此科学家们就设想了哦

土维二的地下海洋也存在着和地球上的深海里的那种热液喷口很相似的玩意儿现在科学家们合理怀疑啊原始的生命就是从深海热液喷口附近诞生的那么会不会在土维二的海洋深处也能孕育出生命呢所以这个土维二就变成了研究的一个大热门了

对了顺便咱说一句啊土威二喷发出的物质之中还有氮气冻结成的冰晶氮气啊说白了它经常是不显山不漏水老了不疼舅舅不爱大家通常不会记得还有这么个打酱油的家伙存在但是生命还是离不开这种氮元素的所以啊咱们这儿还是要提醒一下啊

千万别拿村长不当干部当然了土星的卫星啊它实在是太多了你数都数不过来啊它里边有的是那种奇奇怪怪的奇葩天体比如说啊这个土卫 7 就是个典型这个加货不大粗细大概是 240 公里长度呢 410 公里

说白了又是一颗外形不太规则的大土豆这个旅行者号曾经拍到过他的照片当时距离远有很多东西是看不清楚的卡西尼号早期拍摄照片呢要比旅行者号那个分辨率高多了他立刻就发现这个家伙的表面好像不太寻常哦

等到了 2009 年的 9 月 25 号这科学家们就特地安排卡西尼号近距离略过土位期这才看清了这家伙到底长啥模样这一看可就把地面的科学家们吓了一跳这回啊距离太近相机分辨率太高等靠近了一看大家都快犯的密集恐惧症这家伙身上到处都是大窟窿小眼儿

而且呢这家伙长得不结实他比较疏松啊有点像海绵有点像那个火山喷挖出来那种浮石你别说它的密度居然比水还要小只有 0.54 克每立方厘米就冲这一点啊他还真的和浮石是挺像的你真把它泡水里他真能飘下来那这说明啥呢

一方面是因为这家伙浑身都是窟窿眼儿嘛它平均密度自然就低了另一方面它的主要成分呢干冰啊什么冰冻的甲烷啦占了大多数这两种物质的密度都比水冰还要低上一大截子另外它还吸附了一大堆大石头小石头最后就组成了这么一个冰冻的混合物

现在呢有关这个家伙的形成呢有两种说法一种说法就是这家伙是被撞碎的大天体碎片嘛另外一个说法就是这家伙纯粹就是一大堆建筑垃圾的组合因为引力小它聚不成球形大家只是松散的粘附在一起而已另外啊它表面反光度也非常低它黑不溜秋的似乎整个坑的底部都聚集了不少暗色物质就导致它整个颜色很深

另外呢这些暗色物质也会升华坑边上能晒到太阳的地方这点热量就足以让它慢慢的升华飘走了那坑底晒不到太阳所以黑暗的物质就会聚集那所以坑底颜色就特别深

另外这个土位 7 巧不巧跟土位 6 是邻居你想土位 6 那得多大啊他每次路过这个邻居的时候呢土位 6 的引力就会扯他一下就导致这土位 7 啊他都没法好好自转他的旋转轴是不固定的啊说白了就是乱转这种混乱的旋转模式呢叫混沌旋转啊你听这名字就不太好听

它绕土星公转的周期和土位六呈现出了 4 比 3 的周期共振它的公转轨道其实也不太正常这个土位六对土位七的影响实在是太大了而且呢还全都是负面影响所以呢这个土位七活成这样它真是活得不太容易大家要充分理解一下

大家可能觉得啊这土位器长得就已经够奇怪的了其实土星的卫星里边比它奇怪的多的是比如说啊早在 1985 年科学家们就发现了土星环的那个 N 颗缝里面似乎有什么东西这 N 颗缝很窄它只有 300 公里宽但是大家发现啊似乎缝两边那个环呢经常被某种东西给扰动了就像船在平静的水面上会掀起一阵阵的涟漪一样

这就说明有一个非常非常小的天体就在恩克费尔的那个中心线上绕着土星旋转这个家伙的引力会对周围的土星环产生扰动到了 1986 年有科学家就根据这种设想计算出了这个小家伙的轨道和质量那么这个小家伙到底是谁呢

如果旅行者二号在 1981 年路过土星的时候曾经拍到过这个家伙那么应该是从什么角度从什么位置拍到呢科学家们又做了计算缩小了一下照片的搜索范围你别说他们最后还真的找到了 11 张照片但是吧这些照片的清晰度都不太够他看不太清楚但是从图像上可以看得出这个小光点的外观呢他不太规则

这个家伙呢后来被起了个名字叫潘啊他的编号是土卫 18 这种卫星呢叫做牧羊犬卫星这条 N 克份就是被他给开辟出来的

因为它的存在这条缝里所有的尘埃颗粒啊所有的大冰块小石头啊它全都待不住要不就是被它给踢出去了要不就是被它给吃掉了反正能保证恩克缝这条道路啊畅通无阻干干净净所以呢管它叫光环牧羊犬是它保证了光环长成这个样子的等到卡西尼号到了土星了有机会和这个小家伙近距离接触的时候看到这个家伙的真容的时候

大家有点哭笑不得那意思因为这家伙长相啊真是怪异至极大家玩过那黑神话悟空吗那个黄梅童子不是有两个脑脖给它合在一块吗就那形状当然了你管它叫太空文丸核桃你管它叫太空荷包蛋你管它叫太空水饺太空馄饨太空波贴你甚至叫它太空韭菜盒子那都没差到哪去这家伙也长成了一个不太规则的球形

但是赤道上多出了一道高耸的圆环你要不说它是脑脖呢要不说它是岔呢中间那道领子太突出了呀这个太空脑脖的厚度是 20 公里连上边宽平均直径 33 公里腰上那一圈宽边啊恰好就和土星环是完全平行的那这家伙怎么会长成这副模样呢

大家只能猜呀因为土星环呢它厚度不过才 10 公里它非常薄这个家伙他天天在土星环里边转悠如果说撞击到了土星环里的某些冰颗粒啊大石头啊小冰块啊一般来讲都是撞在腰上

这个家伙引力又小所以撞上去这些物质呢是沾到哪儿算哪儿了经年累月这腰上就多出一角子边了当然了科学家们也在土味十八的轨道上发现了三道非常细小的环结构这些环呢就像发辫一样纠缠在了一起这个土味十八路过的时候呢就会引起这三道纤细的环出现一阵一阵的涟漪大家就知道它到哪儿了

无独有偶这个土卫 15 长的也差不多是这模样这个家伙呢轨道是在 A 环和 F 环之间这家伙长得比那土卫 18 呀还要更扁一点它更像荷包蛋你叫它太空飞碟也是蛮贴切的土星的卫星一个个都长成这模样就说明它不是个偶然现象这个土星环和牧羊犬卫星之间的互动关系它也是蛮复杂的

除了它们俩以外这个土尾巴的赤道上它也有一道凸起但是土尾巴很大呀它直径是 1400 公里它距离土星也很远所以它并不是一颗牧羊犬卫星所以呢这道杠尽管不显得那么突出整个这个天体的外形有点像个小核桃但是这模样依然显得有点奇怪

科学家们拿过照片仔细辨认发现他赤道上那道山脊啊差不多全都是火山啊他不是堆积出来的他是火山喷发给喷出来的但是大家还是搞不清楚为啥这火山就整整齐齐全长在腰上了

这就有点邪门了真是说不清楚另外啊长成小核桃这模样呢不只是土尾巴啊土尾石差不多也长得像个小核桃还记得吗我们以前曾经讲到过这土尾石和土尾石一两颗卫星啊其实是供轨的而且这两个家伙会交换轨道这阵子你在外道我在内道过一阵子再交换一下大家可以回顾一下以前的内容啊这些东西我都讲过嘛

总而言之这土星的卫星里边歪瓜裂枣实在是太多了比如说土卫十六它名字叫普罗米修斯它卫星长得像个烤白鼠还有什么潘多拉啦海伦啦飞笔啊这些卫星长得就完全不规则了我就没法描述了反正土星的卫星里边绝大多数长得都不太规则

这个土位一本来长得还是比较标准的它是个圆球它是太阳系里面体积最小的一个球形天体它直径大概是 400 公里左右这几乎就是球形天体的下限了你再小的天体引力就不足以把自己塑造成流体静态平衡的状态了也就是不足以把自己塑造成个球形

但是等到卡西尼靠近了以后拍摄了高清晰度的照片大家发现这家伙并不是特别远它稍微有点橄榄形它一个轴被稍微拉长了几十公里这就是因为土卫一已经被土星的潮汐给锁定了它一面朝向土星在土星的强大引力之下它被略略拉长了一点而已

而且这个家伙上面有一个巨大的赫歇尔陨石坑这个坑的直径是 130 公里深度达到了 5 公里所以这颗天体的外观就特别像科幻片《星球大战》里面描述的那颗死星你都找不到第二个比它更像的了

这个土卫一也可能存在地下海洋但是因为这个家伙是被土星的引力给锁定了内部即便能产生一点热量也不会特别多所以这个家伙就显得特别老实特别安静它既没有冰火山也没有间歇泉因此表面的撞击痕迹可以一直保持下去而且这个家伙也很脆弱

背后那一大堆裂缝啊估计就是因为他前胸挨了一记猛撞嘛后背呢就发生了爆裂估计啊撞出赫西尔环形山的那次撞击要是再狠一点这天体就会被撞碎了那今天也就看不到这个土尾一了嘛土星的 A 环和 B 环之间的这个宽阔的卡西尼缝隙到底还能不能存在那就很难说了

卡西尼号除了观测了这么一大堆稀奇古怪的卫星以外呢还对土星的本体进行了长时间的观测那么它在土星的本体上又有什么新发现呢卡西尼号为什么在 2017 年要完成它的谢幕之旅呢又给我们带来了怎样的震撼我们下回再说科学声音