第253章 變形構造

除了每天的吃飯,睡覺,訓練和修煉外,華楓都和雲夢以及白鳳組成個三人小組,在偶爾人潮涌動的地下城內匆匆趕往擬態教室。

他關注到“土衛六-土星計劃”是美國國家航空航天局和歐洲空間局聯合提出的一項旨在探測土星系衛星(包括土衛二)的計劃,與之相競爭的則是“木衛二-木星計劃”。

2009年2月,美國國家航空航天局和歐洲空間局宣佈將優先實施木衛二-木星計劃,同時也將繼續研究土衛六-土星計劃的可行性擇機實施。

二十世紀末發射,並於二十一世紀初抵達土星附近的卡西尼號太空船則提供了大量的數據,解開了旅行者探訪之後留下的諸多疑團。

在2005年,卡西尼飛船數次近距離掠過土衛二獲得了該衛星表面及其環境的大量數據特別是發現了從該衛星南極地區噴射出的富含水分的羽狀物。

該發現以及可探測到的逃逸內能的存在、南極地區極少存在撞擊坑的情況,共同證明了土衛二至今仍然存在地質活動在巨行星的衛星系統中許多衛星都會成爲軌道共振的犧牲品這會導致星體震動和軌道的擾動,而對於更加靠近行星的衛星,潮汐效應則會加熱行星的內部這或許可以解釋土衛二的地質活動。

2017年,“卡西尼”號傳回的數據顯示,土衛二表面冰層下噴出的水氣羽流中含有大量氫分子,研究人員推測,這源於土衛二的海洋與岩石內核產生的熱液反應。若推測無誤,土衛二的海洋可能也存在孕育生命的重要化學物質甲烷。

土衛二(恩克拉多斯)以希臘神話中的巨人恩克拉多斯命名。該名字及其他六顆第一批被發現的土星衛星的名稱都由威廉·赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾在其1847年出版的《在好望角天文觀測的結果》(Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope)中率先提出。如此命名的理由是:土星所代表的農神薩圖爾努斯即爲希臘神話中泰坦族的領袖克羅諾斯。

國際天文學聯合會以阿拉伯文學作品《一千零一夜》中的人名和地名命名土衛二的地表構造。其中撞擊坑以人物命名,其他地質結構如深谷、山脊、平原和槽溝則以地點命名。

迄今爲止國際天文聯合會共正式命名了57處地質結構,另有22處於1982年爲旅行者號所發現的地質結構亦得到了命名,此外,對2005年卡西尼號在其三次飛掠中發現的35處地質結構的命名也於2006年11月獲得了認可。這些被認可的命名包括了撒馬爾罕槽溝,阿拉丁隕石坑和錫蘭平原等。

土衛二是一顆相對較小的衛星,平均直徑爲505公里,只有月球直徑的七分之一,比不列顛島的最大長度還稍小而其大小也和不列顛島不相上下。而亞利桑那州和科羅拉多州也能夠容得下這顆衛星。

不過若論其球體面積則比以上這些區域要大得多,它的面積達80萬平方公里,相當於莫桑比克的國土面積,比得克薩斯州大15%。土衛二的質量和直徑都位列土星衛星的第六位,居於土衛六(5150公里)、土衛五(1530公里)、土衛八(1440公里)、土衛四(1120公里)和土衛三(1050公里)之後。

它也是土星擁有的最小的球狀衛星之一除了它和土衛一(390公里)之外,其他的小衛星均爲不規則形狀。

事實上土衛二爲一個扁平橢球體,依據卡西尼號發回的照片進行測算土衛二的三軸長度爲513(a)×503(b)×497(c)公里,其中(a)爲面向土星面與背向土星面兩極間的距離,(b)爲星體凹面與凸面兩極間的距離,(c)爲南極與北極之間的距離。土衛二圍繞其短軸自轉,而其長軸則成放射狀地偏離土星。

1981年8月,旅行者2號在人類歷史上首次近距離地觀測土衛二。對獲得的圖像信息進行分析後,科學家們發現了至少五種不同的地形,包括撞擊坑地形、平坦地形(較年輕),而在平坦地形附近,則往往分佈着山脊另外還觀測到大量的線性地縫和懸崖。鑑於在平坦地區分佈的撞擊坑較少,科學家推測這些平坦地區的形成時間可能只有幾億年。

所以,在較近的一段地質時間裡,土衛二上必然發生了諸如“水火山”之類的地質活動,才能使得原先千瘡百孔的地表平整如初。固態水(冰)使得土衛二表面發生了很大變化,使其成爲太陽系中反射率最大的天體它的幾何反照率高達138%。正因爲它反射了如此之多的陽光,其平整地表的夜間溫度僅爲-198℃(較其他土星衛星寒冷)。

卡西尼號在2005年2月17日、3月9日、7月14日三次飛掠土衛二觀測到了土衛二表面的更多細節。例如旅行者2號所觀測到的平坦地形實際上是一些撞擊坑分佈較少的地區,這類地區還分佈有山脊和懸崖同時在地質年齡較大、撞擊坑分佈密集的地區,還發現了數目衆多的地縫這證明在撞擊坑大量形成之後,這一地區還經歷了劇烈的地質運動另外在旅行者2號過去未詳細勘測的地區,亦發現了幾處較年輕的地形如南極附近的一處古怪地形。

從土衛二噴射而出的水冰射流看似從土星明亮一側掠過。這張照片是由美宇航局“卡西尼”號飛船拍攝的。實際上,土衛二的運行軌道距土星大氣頂端大約11.2萬英里(約合18萬公里)。土衛二的冰冷間歇泉發現於2005年,它們位於這顆星球南半球的斷裂帶,據認爲其噴射動力源於地表下的液態水層。

撞擊坑是太陽系許多天體上存在的普遍現象。土衛二的許多區域都被分佈密度不同、破損程度不同的撞擊坑羣所覆蓋。在旅行者2號觀測結果的基礎上,科學家根據撞擊坑分佈密度的不同將其分爲三類撞擊坑地形單元。

其中ct1和ct2雖然在撞擊坑破損程度上有所不同,但都包含了數目衆多的、直徑達10-20公里的撞擊坑;而cp則是分佈有少量撞擊坑的平坦地區。這種基於撞擊坑密度(及與此相關的地表年齡)而進行的撞擊坑地形細分支持了認爲土衛二曾經歷過多階段的地表重塑的觀點。

近期卡西尼號的觀測則提供了關於ct2和cp地形單元的更多詳細信息。這些高分辨率照片顯示土衛二的許多撞擊坑都出現了由粘性崩塌和結構性裂痕導致的嚴重破損。粘性崩塌是重力的作用所造成的撞擊坑及其他水冰構成的地形的破損,這個作用過程需要經歷漫長的地質時間,並將最終使該地區的地勢趨於平緩。

這個作用的效果取決於冰的溫度,因爲相較於溫度較低、質地較硬的冰,溫度較高的冰更容易遭到破壞。經歷了粘性崩塌作用的撞擊坑一般都有一個凸形底部,有時甚至只剩下一圈坑緣。圖八左上角的大撞擊坑——頓雅扎德撞擊坑所擁有的凸形底部即是粘性崩塌作用的例證。另外,土衛二表面的許多撞擊坑也已遭到結構性裂痕的嚴重破壞。

照片底部中央偏右直徑近10公里的撞擊坑即是證明:寬度只有數百米至一千米的細長的裂痕已經嚴重破壞了該撞擊坑的邊緣和底部。迄今爲止,幾乎所有位於ct2地形單元中的撞擊坑都有構造性變形的跡象粘性崩塌和結構性裂痕的作用都證明了——儘管撞擊坑地形地區是土衛二上地質年齡最大、撞擊坑留存度最高的地區,但其中的幾乎所有撞擊坑都已處於某種被破壞的階段。

旅行者2號在土衛二上發現了幾種地質構造,包括槽溝、懸崖和山脊等。近期卡西尼號的觀測表明土衛二上改變地貌的主要方式是構造作用。土衛二上發現的一種更加引人關注的地質構造是裂痕,這些峽谷能夠延伸至200公里長,寬度爲5-10公里,深度爲1公里。圖七顯示了一條典型的大裂痕切割那些地質年齡較大、已經遭到結構性破壞的地區的景象。圖八底部亦顯示了這種地質構造。裂痕是一種較年輕的地質構造,因爲它通常表現爲切割其他地質結構,同時裂痕兩壁有突出的露頭。

土衛二上存在構造作用的另一例證是槽溝結構,它由一系列呈曲線狀的槽溝和山脊構成。這種條紋狀結構最初是由旅行者2號發現的,通常是平坦地形與撞擊坑地形的分野標誌。在圖六和圖十中均可見到這種地質構造(圖十中的爲撒馬爾罕槽溝)。這種槽溝地形容易令人聯想起木衛三上的相似地貌。

不過土衛二的槽溝構造要比後者複雜:木衛三上的槽溝爲平行排列,而土衛二的槽溝排列則顯得較爲凌亂,形狀也多爲鋸齒狀。引人關注的是卡西尼號在對撒馬爾罕槽溝進行觀測時發現了一些暗點(直徑125-750米),它們平行排列於槽溝旁,有推測認爲這些暗點是位於該地區的陷坑。

除此之外,土衛二表面還有多種地質構造。圖九顯示了一種狹窄的斷裂地形(通常有數百米寬),該地形由卡西尼號發現。這些裂縫常常貫穿於撞擊坑地形之中,其深度也只有一兩百米。其中的許多裂縫在其形成過程中受到了撞擊坑所產生的微薄表土的影響,導致裂紋走向經常發生變化。

旅行者2號在土衛二表面發現了兩種平坦地形。這些地形的地勢起伏較小,較之撞擊坑地形,其撞擊坑數目也很少這表明這種地質構造的產生年代較晚。其中的典型——錫蘭平原,從照片上就未發現可見的撞擊坑。

而在錫蘭平原西南方的另一個平坦地形,則縱橫交錯着數條槽溝和懸崖。其後,卡西尼號也曾觀測過這些平坦地形,其中包括了錫蘭平原和蒂雅平原,並拍下了高分辨率的照片。這些照片顯示這些地形中其實佈滿了較低的山脊和較淺的裂縫。

目前認爲,其中的裂縫是由於剪切形變造成的。其中拍攝的錫蘭平原的照片顯示該地區仍存在着一定數量的微小撞擊坑——依據這些撞擊坑估計,該地區地表的年齡從1.7億年到37億年不等,具體年齡取決於撞擊坑的分佈情況。

卡西尼號對土衛二表面進行觀測的區域的擴大使得更多的平坦地形得以發現,特別是在土衛二朝向軌道運動方向的球面上。這些地形上佈滿了數目衆多的槽溝和山脊,類似於南極地區的變形構造。這些地形正好位於錫蘭平原和蒂雅平原的球體對立面上,表明這一地區受到了土星引力潮汐的影響。

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