土衛二上的海洋被冰層所包裹，仿佛在翻騰和湧動。 （圖片來源：加州理工學院）

冰冷廣袤的海洋，被深埋在20公裏厚的冰層之下，這就是土星的衛星之一——土衛二。最新研究表明，該星球似乎存在與(yu) 地球類似的洋流現象。土衛二直徑約500公裏（約為(wei) 月球的1/7），是土星的第六大衛星，盡管體(ti) 積不大，但這並不妨礙人們(men) 對它產(chan) 生巨大興(xing) 趣。2014年，卡西尼號對土衛二的探測數據以及從(cong) 南極冰縫的間歇噴發物質中采集到的水分子，有力地證實了該星球確實存在龐大的冰下海洋。作為(wei) 太陽係中少數有液態水存在的外星球（另一顆為(wei) 木衛二），它已然成為(wei) 了天體(ti) 生物學家尋找地外生命的焦點。在之前的理論中，人們(men) 認為(wei) 土衛二冰下海洋的流動性並不強，除了地核加熱會(hui) 造成一些垂直對流現象外，海洋整體(ti) 的同質性較高，但經過對土衛二冰層結構的研究，最新理論對此提出了質疑。

相較地球而言，土衛二上的海洋可謂截然不同。地球海洋占地球表麵積的四分之三，平均深度隻有3.6公裏，相對較淺，受太陽光的照射，海洋頂部較暖，底部較冷，在大氣流動的作用下產(chan) 生了洋流現象。與(yu) 之相比，土衛二上是覆蓋整個(ge) 星球的冰層及冰下海洋，其海洋的深度至少為(wei) 30公裏；海洋頂部受寒冷的冰層影響，溫度較低，底部受地核加熱，溫度較高。然而，加州理工學院的研究生Ana Lobo（MS'17）在分析卡西尼號的探測數據，並參考Andrew Thompson的研究成果後認為(wei) ：兩(liang) 個(ge) 星球的洋流現象有相似之處！（Andrew Thompson是一位環境科學和工程學教授，致力於(yu) 研究南極地區冰川與(yu) 海水對彼此的影響以及因此而產(chan) 生的洋流混合現象。）

之所以做出這樣的推測，是因為(wei) 土衛二與(yu) ）地球的海洋有一個(ge) 重要的共同點，即它們(men) 都是含鹽的。Lobo、Thompson與(yu) JPL（加州理工學院附屬)的Steven Vance及Saikiran Tharimena四人共同完成了此項研究。3月25日，他們(men) 刊登在《自然地球科學》（Nature Geoscience）雜誌上的論文表明，土衛二存在洋流的根本原因可能為(wei) 各水域的含鹽量不均，這與(yu) 南太平洋環南極洋流的形成原理類似。通過分析卡西尼號測量到的引力和溫度數據，我們(men) 可以確定，土衛二赤道的冰層相對兩(liang) 極而言更厚。Thompson認為(wei) ，兩(liang) 極為(wei) 薄冰區，其冰層處於(yu) 不斷融化的狀態，赤道地區為(wei) 厚冰區，海水持續凍結。這一現象對洋流的影響是：在厚冰區，海水不斷凍結釋放鹽分，增加周圍海水的重量，使得洋流位置下沉，薄冰區的情況則恰好相反。

洋流受冰層影響示意圖

Lobo認為(wei) ：“了解冰層結構的分布情況，可以使我們(men) 更準確地預測土衛二的海洋環流模式。”基於(yu) Thompson對南極洲的研究成果，科學家們(men) 建立了一個(ge) 理想化的計算機模型，在模型中，不同的冰層結構，如厚冰區和薄冰區，都被洋流所連接起來，最終將形成一個(ge) 影響溫度和營養(yang) 物質分布的兩(liang) 極-赤道環流。Thompson表示：“這將幫助我們(men) 了解冰下海洋哪些區域最可能適合生命生存，為(wei) 日後在此尋找地外生命提供重要支持！”

作者：Robert Perkins

翻譯：牛華康

審校：黃薇

引進來源：加州理工學院