土星的卫星土卫六是在我们的太阳系中寻找生命的最佳目的地之一, NASA 的蜻蜓旋翼飞行器将调查这一诱人的可能性,该飞行器将于 2027 年发射到那里访问。这是一个奇怪的地方,有着厚厚的大气层,河流其表面的湖泊由液态甲烷和乙烷组成,然后是冰壳,下面可能是液态水海洋。现在,新的研究表明,这个外星世界与地球的共同点可能比以前认为的要多,至少就其季节周期而言。
斯坦福大学和美国宇航局喷气推进实验室的研究人员使用计算机模型分析了土卫六的表面特征,如沙丘和平原是如何形成的。在覆盖其冰面的河流之间,还有碳氢化合物沙丘。土卫六被认为具有潜在的宜居性,因为除了是太阳系中唯一已知拥有大量大气层的卫星外,它还具有与地球水循环相当的季节性液体循环,液体在表面流动并蒸发成云在再次下雨之前。但是,在土卫六上,这种循环不是与水发生的,而是与液态甲烷和乙烷发生的。
这种季节性循环也会影响沙丘的形成方式,沙丘由产生沙粒的碳氢化合物形成。但是地球上的沙子是由坚固的硅酸盐颗粒形成的,而土卫六上的沙子是由通常磨损成细尘的软化合物形成的。这些化合物如何形成颗粒,形成持续数十万年的沙丘,这是一个悬而未决的问题。
“当风运送谷物时,谷物会相互碰撞并与地表碰撞,”主要作者 Mathieu Lapôtre 在一份声明中解释了这个问题。 “这些碰撞往往会随着时间的推移而减小晶粒尺寸。我们缺少的是能够抵消这种影响并使沙粒随着时间的推移保持稳定大小的生长机制。”
研究人员发现,答案可能是由于一种称为烧结的过程,在这个过程中,一堆细小颗粒由于热量或压力而结合在一起形成固体物质。这使晶粒长大,并通过使晶粒更小的侵蚀的磨损来平衡。
这与月球上的季节性周期相结合,可以解释土卫六最终如何在其赤道周围形成沙丘,在中纬度地区形成平原,以及在两极附近形成一种称为迷宫地形的复杂地形。不同的地形是由不同量的风形成的,风将泥沙带走,降雨和河流的流动,在地形中雕刻出结构。这使得季节性系统在某些方面与地球非常相似,尽管使用了不同的化合物。
“我们在土卫六上展示了这一点——就像在地球上和过去在火星上一样——我们有一个活跃的沉积循环,可以通过土卫六季节驱动的周期性磨损和烧结来解释景观的纬度分布,”拉普特说. “想想到目前为止,这个替代世界是如何存在的,那里的事物如此不同,却又如此相似,这真是令人着迷。”