土卫二的内部真的存在海洋么？

                                                 土卫二的内部真的存在海洋么？

作者：Ron Cowen

土卫二的喷发泉有可能将存在于其内部地下海洋的钠元素喷发至土星的E环中。

上图是艺术家绘制的从土卫二南极地区表面的裂缝中喷发出大量气体和水冰的情景。这些喷发物有可能形成了土星的E环。而有关于在E环中发现钠元素的最新发现，将有可能证明在土卫二中存在着地下海洋。

卡西尼号土星探测器最近发现了可能能够证明在冰冷的土星卫星土卫二的地下存在着地下海洋的确切的证据。如果在土卫二中存在着大量地下水的证据能够得到确认，那么土卫二也许将是在过去甚至在现在的太阳系中最有可能孕育地外生命的星球。

我们已经发现在土卫二中出现过喷发水冰的喷发活动，并且在喷发的水蒸汽中发现了大量结构复杂的有机体。而最新在土星E环中有关元素钠的发现，显示了可能在土卫二内部有可能存在着地下海洋的最新证据。一直以来人们都相信，形成巨大寒冷的土星E环的微小冰粒起源于土卫二，并且可能一直从土卫二中得到一定补充。

在上个月罗马举办的有关卡西尼探测器的发现的专题科学会议中，来自德国汉堡Max Planck大学的核物理系的Sascha Kempf首次公布了卡西尼探测器中宇宙尘埃检测仪上的相关数据。该数据显示在土星E环中，钠元素的含量为一百万分之一。

虽然一开始Kempf和他的同事以为数据中的钠元素来自于仪器在意外中遭到的污染。但是现在，Kempf和他的研究小组可以确定这些钠元素来源于土星E环。Kempf对Science News说。

一个存在于土星二地壳内部的海洋，是解释这些钠元素的产生的最合理的理由。Jonathan Lunine，隶属于亚利桑那州图森大学的卡西尼探测器专家这样说，他和Kempf并不属于一个研究小组。Jonathan Lunine同时指出，钠元素只存在于岩石内部。在太阳系中，现今只有在太阳风中以及遭到强烈辐射的岩石表面发现过钠元素的踪迹。

虽然土卫二由岩石构成，但是整个卫星的表面被冰层所覆盖。而这层厚厚的冰面不仅保护了整个卫星不受太阳风以及太阳的辐射影响，而且阻断了由这些影响产生钠元素的可能性。 Lunine说，因此，这些被发现的钠元素只可能来源于那些从土卫二内部逃逸出的物质，而只有在土卫二的内部存在有液体水的前提下，那些从土卫二内部逃逸出的物质才有可能含有钠元素。

“这些液体水深藏在土卫二的地壳内部中的岩石中，并逐渐通过过滤作用从岩石内部获得钠元素。”Lunine说。如果2005年我们通过卡西尼探测器在土卫二南极地区发现的冰晶喷泉，实际上是土卫二内部的液体水从土卫二逃逸的出口。那么这些冰晶喷泉也许就是现在被发现的钠元素的起源地。当土卫二内部的液体水被喷发到土卫二寒冷的表面之后，这些液体水被寒冷的气温冻结成冰晶的同时，那些本来就存在于液体水中的钠元素也随之冻结成冰。而随着这些冰晶喷泉的大量喷发，这些微小的冰晶颗粒将成为土星E环的一部分。

但是亚利桑那大学的卡西尼研究专家 Roger Yelle并不同意以上的观点，“土卫二的表面也许并不像我们想象的一样，全部被冰层所覆盖。我们对土卫二的了解并不全面。”他解释道，“也许在土卫二的表面存在着很小一部分的钠矿石。”而在土星E环中被检测到的钠元素实际上来源于这些存在于土卫二表面的钠矿石，而不是来源于土卫二的地壳内部。“我不能同意你仅仅从土星E环中检测到钠元素，就藉此声称在土卫二的内部存在有地下海洋的说法。”Yelle反对道“因此，不要因为在土星环的尘埃中找到钠元素，就大声的宣布有可能在土星的行星系统找到地外生命的可能。”

而另一个让相信土卫二内部存在水的论点的人感到尴尬的是，位于夏威夷莫纳克亚山的 Keck天文观察中心在使用了大型的天文望远镜观测之后，并没有得出在土星E环中含有钠元素的结果。而就在去年12月美国地球物理学协会在圣弗兰西斯科举行的会议中，科罗拉多大学的Nick Schneider也发表了同样的观点。

但是这些研究结果，只是基于气态的钠元素的检测。他们并没有仔细的检测那些存在于冰晶颗粒中固态钠元素。Kempf解释道，他依旧坚持卡西尼探测器确实在土星的E环中检测到了大量的钠元素。

现在，能够决定这两种理论正确与否的关键就在于土星E环。而位于帕萨迪纳加利福尼亚理工学院的天文理论学家Andy Ingersoll则说，Schneider的理论存在有一定的缺陷，因为在足够的时间段内，E环中的一些冰晶颗粒可能被太阳风的辐射能或者E环内部的冰晶颗粒的相互碰撞而推出E环。而如果这一切发生的足够快的话，那些以固态形式存在冰晶颗粒中的钠元素将从这些冰晶颗粒中分离出来，而且有可能不会蒸发成气态的钠元素。而最后，这些固态的钠元素将重新和土卫二的喷发物融合在一起并继续存在于土星E环中。

但是，不管怎样，这些在碰撞中被释放出的钠元素的一部分很有可能将会蒸发成气态的钠元素。因此， Schneider的研究小组应该仔细检测一下那些存在于土星E环中的气态钠元素。“这也许是决定这两种理论谁是正确的关键，”Ingersoll说。

现在， Lunine说“我们必须承认在土星E环中存在的钠元素是否来自于土卫二将会引起一场激烈的争论。”

而就在今年三月卡西尼探测器在穿越土卫二的喷发物的飞行时，天文学家们利用检测离子与中子云的分光仪再次发现了钠元素的存在。该探测器在很短的检测时间内就发现了钠元素的存在，并确认了这些从土卫二中喷发出的物质含有支持生命产生的复杂有机分子。而位于圣安东尼奥城研究中心的Hunter Waiter说，今年的10月9日，卡西尼探测器将再次检测在土卫二的喷发物中的钠元素的存在证据。