【宇宙科普】最大水深超300米與地球上的東海相當:科學家要造潛艇征服這裡

天空之城 2021/01/27 檢舉 我要評論
 

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文/天空之城

 

距離地球十多億公里之外的土星軌道上,有這麼一顆衛星已經被科學家密切關注,這就是土衛六。近日,康奈爾大學的科學家發現,土衛六上目前發現的最大湖泊:克拉肯海(Kraken Mare)的深度超過了300米,這相當於地球上東海的平均深度。

圖片解讀:土衛六北部湖泊的偽[色.圖],由NASA凱西尼號探測器的紅外資料製成

圖片解讀:土衛六的克拉肯海位於最左側

克拉肯海是土衛六最大的湖泊

在土衛六上,湖泊中並不是液態水,而是液態甲烷為主,液態乙烷的含量偏少,主要成本還是甲烷。克拉肯海的面積是最大的,根據凱西尼探測器的資料,克拉肯海的面積比裡海還要大,大約有40萬平方公里。在土衛六的湖泊系統中,還有安大略湖、蓬加海、麗姬婭海等,都位於克拉肯海的周圍,而且水深都比較大,有200至300米。

凱西尼號探測器曾經對克拉肯海發射了雷達波束,雷達波束大約能穿透300米的深度,但是雷達信號不能完全穿透克拉肯海的中心最深的地方,這意味著克拉肯海的深度要超過300米。根據凱西尼號的資料,科學家目前暫時無法確定克拉肯海的最大深度,我們只能確定其深度超過300米。雷達信號回波法在計算克拉肯海深度時需要利用信號的時間差,可推算從克拉肯海的海面到海底的高度。雷達回波探測的同時,凱西尼號也確定了克拉肯海的大部分成分是甲烷,而不是乙烷,克拉肯海周圍湖泊系統中主要成分也是甲烷。

圖片解讀:凱西尼號觀測到的麗姬婭海,這是土衛六上已知的第二大湖泊。麗姬婭海充滿了液態碳氫化合物,例如乙烷和甲烷

科學家造潛艇征服克拉肯海

土衛六上分佈著大量的液態甲烷,那麼探索這裡就成了一件棘手的事。在過去數年,德克薩斯大學奧斯丁分校主導了對土衛六探測方法的研究,到底是利用潛艇好,還是無人機更有優勢。土衛六上幾乎沒有風,表面有些許漣漪(浪高大約1釐米至20釐米),甲烷湖面還是非常平靜的,因此無人機具備在克拉肯海上飛行的能力。

圖片解讀:可在土衛六海洋中潛航的潛水器

根據凱西尼號和惠更斯號的綜合資料顯示,土衛六上的甲烷海洋與40億年前的地球非常相似,問題在於土衛六的溫度太低了,表面溫度為零下179攝氏度,地球上最冷溫度約為零下92攝氏度,土衛六上還有厚厚的氮氣大氣層,這些環境特徵都說明土衛六與40億年前的地球較為相似。探索土衛六能夠揭開地球40億年前是否形成生命分子的猜想,如果我們在這裡發現了生命分子,那麼地球在40億年前也有類似的化學過程。

圖片解讀:土衛六上潛在的生命分子迴圈示意圖

要深入探測土衛六,就需要使用潛艇,科學家要用潛艇征服這裡。液態甲烷的密度比水要小,因此能夠在土衛六上行駛的潛水器顯然不能在地球的海洋上使用。由於液態甲烷的密度小,潛深300米的壓力要小於同樣深度的海水,製造土衛六的潛艇不需要與超耐壓艇體,可大大降低建造費用。

但是,這裡有一個問題需要理清,克拉肯海中是否只有液態甲烷,如果還有其他物質,或者在海洋中有分層,那麼潛艇的浮力就會發生變化,導致其出現事故。可以看出,土衛六的潛艇在研發上是有較大的難度,還需要考慮如何在土衛六的海洋上軟著陸。如果這一切變成現實,這將是人類第一種地外天體深潛器。

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