在我们太阳系的所有行星中,土星是迄今为止卫星最多的。这说明了很多。当然,我们和我们唯一的朋友月亮™站在我们的角落里,但海王星有16个已知的同伴漫游在宇宙中,天王星拥有28个自己的卫星,在木星附近有多达95个卫星。但是土星吗?这是一个不同的联盟。这个环状星球有这样的天然卫星。然而,你可能会惊讶地发现,即使有这样一个可爱的土星选择,科学家们大多只对一个感到憔悴。
土星系统中的金童被命名为土卫二,它非常特别,因为科学家们认为它是寻找地外生命的最佳地点。这种信念源于多年来的几项发现,最明显的事实是,土卫二似乎有一个地下海洋,其中可能存在我们所知的有助于产生生命的分子。更好的是,它似乎还有巨大的水冰沉积物(想象一下射向太空的冰间歇泉)与海洋相连,这意味着,如果这些分子真的存在,绕地球轨道运行的航天器理论上可以捕捉到它们存在的证据。
因此,在研究土卫二的时候,每一个细节都很重要——这给我们带来了一个新的、非常奇怪的细节,科学家们正在关注这个问题:这颗被冰覆盖的卫星上有一个奇怪的、正在消失的黑点。目前还没有人确切知道它是什么,但它可能会告诉我们一些关于这些羽状物的信息,这些羽状物可能包含着我们所寻找的宝贵的生命基石。
这个黑点是2024年在华盛顿举行的美国地球物理联合会会议上讨论的有趣话题之一,科学家们聚集在一起寻找他们一年来一直在研究的宇宙谜题的最后一部分。
NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的行星地质学家辛西娅·b·菲利普斯(Cynthia B. Phillips)介绍了这项研究,她详细介绍了她和她的团队最初是如何发现这个黑点的,全场充满了敬畏。这要感谢她的船员利亚·萨克斯,她帮助研究了美国宇航局旅行者号和卡西尼号任务收集的大量关于土卫二的数据。分析的目的是比较这些航天器在同一区域拍摄的图像,以确定月球表面的任何变化。
可能的变化会揭示地球上地质活动的惊人信息,但我们很快就会讲到;首先让我们深入了解黑点的奥秘。
菲利普斯在会议上说:“在盯着几十对图像后,她发现了一些有趣的事情。”“这是一个小黑点;它大约有一公里宽。她在2009年的一张照片中发现了它,2012年又看了一遍,它似乎不见了。”
随着时间的推移,黑斑慢慢地消失了,变得越来越小,再也没有变得更明显。这太奇怪了,尤其是因为土卫二的反照率很高。这基本上意味着这个世界真的很亮——因此在它上面发现一个黑点根本是意想不到的,更不用说一个正在消失的了。但在过于兴奋之前,科学家们确保尽可能多地重新猜测自己,以排除明显的警告。
菲利普斯说:“首先,我们的问题是,‘好吧,只是在一些低分辨率的图像中,我们看不到它,但它确实存在吗?简而言之,答案很简单:“不,可能不会。”例如,直接比较2010年的照片和2011年的照片就会发现,尽管2011年的照片分辨率更高,但2011年的照片中的黑斑要小一些。
下一个问题是:这是某种影子吗?嗯,不。看起来不像。
研究小组提取了一些来自不同方向的光线的图像,发现这个点的位置似乎是一致的。研究人员甚至发现了一系列带有黑点的图像,其中光线的入射角(也就是光线照射物体表面的角度)越来越大。如果这个斑点是一个影子,你会认为它会随着更高的入射角而变得更加突出。但事实并非如此——随着时间的推移,它仍然变得不那么明显。“我们认为这不是地形;我们不认为它只是一个影子,”菲利普斯告诉Space.com。
研究并没有就此结束——研究小组还研究了在紫外线和彩色下拍摄的图像(有趣的是,后者表明,暗斑是红棕色的,不像月球其他部分通常呈现的蓝色暗区)。所有这些都没有给这个特性一个简单的解释。
“我认为更有可能的情况是它是某种陨石坑,”菲利普斯告诉Space.com。“它之所以是黑色的,可能是因为它是一大块落在表面的黑色物质,你要么看到了一些撞击物留下的东西,这就是为什么它有那种奇怪的颜色,要么你看到当它撞击时,它暴露了某种不同颜色的冰基岩。”
但是,对于太空研究中几乎每一个可能和平凡的场景,往往都存在一个罕见而令人兴奋的场景作为对应物。
“真正酷的解释是,如果它实际上是从下面冒出来的,不知怎么的;如果这种红色实际上是土卫二内部构成的标志,”她说。“这不太可能,但那会非常有趣。”
不过,尽管我们不知道黑点是什么,菲利普斯指出,我们确实可以从它的存在中得出一些非常重要的东西:“它是什么?”我不知道这个问题的答案,但我能说的是:‘我们能用它来做什么?’”
还记得羽流吗?
简而言之,研究人员认为黑点似乎正在逐渐消失,因为土卫二冰冷的羽流沉积物可能掩盖了它。菲利普斯说:“我们知道整个表面都被羽状沉积物所覆盖,就像随着时间的推移而形成的小层冰。”
唉,从理论上讲,这很有道理。但当你认真思考时,这里有一些突出的问题。
例如,研究小组发现黑点在短短几年内就消失了——这意味着仅仅几年的时间就足以让冰羽沉积形成一个足够厚的冰盖来覆盖这样一个突出的斑点。毕竟,它在太空中是可见的!然而,根据对黑斑的各种计算和月球羽流的模型,菲利普斯说,应该需要类似的东西才能形成足够厚的一层来覆盖这种黑斑。
她说:“这可能意味着,至少在这个地方,羽流沉积模型被低估了。”“不过,有一件事我们没有考虑到,那就是与E环粒子碰撞产生的沉积。”
E环粒子是指土星环上的超小型水冰粒子。研究小组认为,其中一些粒子可能有助于形成覆盖黑点的薄膜。但这个地点的起源和演变的故事,在这一点上,反映了我们发现它的故事的突然结束。
没有答案的问题太多了。
“在这个时间框架内覆盖黑点所需的沉积速率表明沉积速率是多少?E环对覆盖那个点有贡献吗?有没有别的机制?”菲利普斯思考。
“还有,你知道,黑点是什么?”
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