土卫六神秘的"魔法岛" - 土星最大卫星上的蜂窝状碳氢化合物冰山

艺术家描绘的土卫六地貌包括朦胧的大气层、黑暗的沙丘以及与地球相似的镜面般光滑的湖泊和海洋。在这些液态碳氢化合物体上，新的研究表明，"魔幻岛屿"的出现可能是由漂浮的有机固体造成的。图片来源：NASA/JPL

这项研究发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上，该杂志是美国地球物理学会（AGU）的期刊，刊载影响大、篇幅短、对地球和空间科学有直接影响的报告。

土卫六独特的大气层和表面

土星最大的卫星土卫六笼罩着朦胧的橙色大气层，其厚度比地球厚 50%，富含甲烷和其他碳基分子或有机分子。土卫六表面覆盖着有机物组成的深色沙丘以及液态甲烷和乙烷的海洋。更奇特的是，在雷达图像中，这些海洋表面的亮点不断变化，可持续几小时到几周甚至更长时间。

雷达穿透土卫六厚厚的烟雾，揭示了月球北极地区的湖泊和大片海洋，这是卡西尼号飞船拍摄的照片。人们看到瞬时亮点--"魔岛"在莱吉亚马雷上出现和消失。图片来源：中间，NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS；左右，NASA/ESA。致谢：T. Cornet, ESA

神奇群岛之谜

科学家们在2014年的卡西尼-惠更斯号飞行任务中首次发现了这些短暂的"魔幻岛屿"，此后一直试图弄清它们到底是什么。之前的研究表明，它们可能是海浪造成的岛状幻影，也可能是由悬浮固体、漂浮固体或氮气气泡构成的真实岛屿。这项新研究的主要作者、行星科学家于新亭（Xinting Yu）想知道，仔细研究土卫六大气、液态湖泊和沉积在月球表面的固体物质之间的关系，是否能揭示这些神秘岛屿的成因。

"我想研究一下这些神奇的岛屿是否真的是漂浮在海面上的有机物，就像地球上的浮石一样，可以漂浮在水面上，最后沉入海底，"于说。

奇异的有机世界

土卫六的上层大气稠密地分布着各种有机分子。这些分子会凝结在一起，结成冰，然后掉落到月球表面--包括掉落到光滑得可怕的液态甲烷和乙烷的河流和湖泊中，波浪只有几毫米高。

于和她的团队对这些有机团块到达土卫六碳氢化合物湖后的命运很感兴趣。它们会下沉还是上浮？

研究浮动理论

为了找到答案，研究小组首先研究了土卫六的有机固体是否会简单地溶解在月球的甲烷湖中。由于湖泊中的有机颗粒已经饱和，研究小组确定，下落的固体在到达液体中时不会溶解。

"为了让我们看到魔法岛，它们不能只漂浮一秒就沉下去，"于说。"它们必须漂浮一段时间，但也不能永远漂浮。"

土卫六的湖泊和海洋主要是甲烷和乙烷，这两种物质的表面张力都很低，因此固体很难漂浮起来。模型表明，大多数冰冻固体密度太大，表面张力太低，无法形成土卫六的神奇岛屿，除非这些固体团块像瑞士奶酪一样多孔。

研究人员发现，如果冰团足够大，并且具有适当比例的孔和窄管，液态甲烷就能缓慢渗入，从而使冰团在地表徘徊。

神奇群岛的形成

建模表明，单个团块可能太小，无法自行漂浮。但是，如果有足够多的团块在海岸附近聚集在一起，较大的团块就会断裂并漂浮起来，这与地球上冰川的形成过程类似。这些有机冰川结合了更大的体积和适当的孔隙度，可以解释魔岛现象。

除了神奇的岛屿之外，土卫六的海洋和湖泊上还覆盖着一层薄薄的冰冻固体，这可以解释液态天体异常光滑的原因。因此，这项研究的发现可以解释土卫六的两个谜团。

编译来源：ScitechDaily