导语:这颗土星最大的卫星可能看起来比实际年龄要年轻,因为它的陨石坑正在被抹去。
泰坦的兄弟姐妹一定很嫉妒。虽然土星的大多数卫星上都有成千上万个陨石坑,但土星最大的卫星泰坦看起来可能比实际年龄要年轻得多,因为它的陨石坑正在被抹去。美国国家航空航天局的卡西尼号航天器的观测结果显示,奇特的碳氢化合物沙堆正在缓慢但稳步地填满陨石坑。大多数土星卫星在其表面有成千上万的陨石坑。到目前为止,在土卫六50%的高分辨率地表中,我们只发现了大约60个陨石坑。土卫六上可能还有更多的陨石坑,但由于它们被侵蚀得很厉害,从太空中是看不到的。
我们通常通过计算行星表面的陨石坑数量来估算行星表面的年龄,陨石坑越多意味着表面越老。但是,如果像河流侵蚀或沙丘漂移这样的过程正在填满它们,那么表面可能比表面看上去要古老得多。这项研究是对土卫六表面气候变化程度的首次定量估计。土卫六是太阳系中唯一一颗大气层较厚的卫星,也是除地球以外唯一已知地表有湖泊和海洋的星球。然而,泰坦的寒冷的表面温度在华氏-290。从泰坦的天空降下的雨不是水,而是含有液态甲烷和乙烷,它们是地球温度下的气体。
内什和她的团队将土卫六上的陨石坑与木星卫星甘米德上的陨石坑进行了对比。Ganymede是一个有着水冰外壳的巨大卫星,与土卫六相似,所以这两个卫星上的陨石坑应该有相似的形状。然而,Ganymede几乎没有大气,因此没有风或雨侵蚀它的表面。研究小组使用了Ganymede上的陨石坑的平均深度对直径的趋势,这些陨石坑来自NASA的伽利略航天器的立体图像。根据卡西尼号雷达设备拍摄的图像估算出土卫六陨石坑的深度,计算出土卫六陨石坑的同样趋势。
泰坦的大气层主要是氮气,含有微量的甲烷和其他由氢和碳氢化合物组成的更复杂的分子。泰坦上甲烷的来源仍然是个谜,因为大气中的甲烷在相对较短的时间内被阳光分解。然后甲烷分子碎片在上层大气中重新组合成更复杂的碳氢化合物,形成一层厚厚的橙色烟雾,遮住了地表。一些较大的颗粒最终会雨点般地落在表面,它们似乎在那里结合在一起形成了沙子。由于这些沙子似乎是由大气中的甲烷产生的,所以泰坦的大气中至少有几亿年的甲烷,才能把陨石坑填满到我们现在看到的程度。
不过,研究人员估计,泰坦目前的甲烷供应应该会在数千万年之内被阳光分解,因此,要么泰坦过去有更多的甲烷,要么它正在以某种方式得到补充。研究小组成员说,有可能是其他过程填补了泰坦上的陨石坑,例如,液态甲烷和乙烷的流动造成的侵蚀。然而,这种类型的风化往往会迅速填补火山口,然后更慢,因为火山口边缘被磨损和更少陡峭。如果液体的侵蚀是造成土卫六内部填充物的主要原因,那么研究小组可能会在土卫六上看到许多部分填满的陨石坑。
在应力作用下的固体材料随时间缓慢流动。这被称为粘性流,就像有人从一桶鲜奶油中舀出一勺时所发生的一样,这种物质慢慢地流入,填补了洞,使表面变平。随着时间的推移,冰卫星上的陨石坑往往会变得更浅,因为冰的流动很有粘性,所以泰坦上的一些较浅的陨石坑很可能比Ganymede上同样大小的新陨石坑更古老或经历了更高的热流。然而,根据研究小组的说法,泰坦的地壳主要是水冰,在泰坦上极低的温度下,冰的流动不足以解释与Ganymede环形山相比如此大的深度差异。
总结:就像河流侵蚀一样,粘性流的变形一开始会发生得很快,然后随着材料的调整会变得更慢,所以如果土卫六的表面很容易通过粘性流变形,那么可以想见土卫六上会有很多部分填满的陨石坑。当卡西尼号在土星及其卫星的多年旅程中飞过土卫六时,它的雷达仪器逐渐建立了土星表面的地图。到目前为止,该仪器已经提供了覆盖泰坦表面大约50%的条状数据。然而,地表和近地表的液体也会对陨石坑的形状造成广泛的改变,就像在地球上观察到的那样。
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