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土卫六内部的拟议图（未按比例绘制），显示了对流冰壳上的甲烷包合物外壳。来源：uux.cn/Schurmeier等人，2024

（神秘的地球uux.cn）据夏威夷大学马诺阿分校：土星最大的卫星泰坦是除地球外唯一已知其表面有大气和河流、湖泊和海洋形式的液体的地方。由于其极低的温度，土卫六上的液体由甲烷和乙烷等碳氢化合物组成，表面由固体水冰组成。

由夏威夷大学毛利分校的行星科学家领导的《行星科学杂志》发表的一项新研究表明，甲烷气体也可能被困在冰中，形成一个高达6英里厚的独特地壳，这使下面的冰壳变暖，也可能解释泰坦富含甲烷的大气层。

由研究助理Lauren Schurmeier领导的研究小组，其中还包括博士生Gwendolyn Brouwer和夏威夷海洋与地球科学技术学院夏威夷地球物理与行星研究所（HIGP）的副主任兼研究员Sarah Fagents，在美国国家航空航天局的数据中观察到，泰坦的撞击坑比预期浅数百米，在这颗卫星上只发现了90个撞击坑。

Schurmeier说：“这非常令人惊讶，因为根据其他卫星的数据，我们预计会在土卫六表面看到更多的撞击坑，而且撞击坑比我们在土卫六上观察到的要深得多。”。“我们意识到，泰坦独有的东西一定是让它们变得更浅，相对较快地消失了。”

为了探究这个谜团背后的原因，研究人员在计算机模型中测试了如果冰壳上覆盖着一层绝缘的甲烷包合物冰，泰坦的地形在撞击后会如何放松或反弹，甲烷包合冰是一种固体水冰，其中甲烷气体被困在晶体结构中。

由于泰坦陨石坑的初始形状未知，研究人员根据类似大小的冰卫星木卫三上类似大小的新鲜陨石坑，对两个合理的初始深度进行了建模和比较。

Schurmeier说：“使用这种建模方法，我们能够将甲烷包合物地壳厚度限制在5到10公里（约3到6英里），因为使用该厚度的模拟产生了与观测到的陨石坑最匹配的陨石坑深度。”。

“甲烷包合物外壳使土卫六的内部变暖，并导致令人惊讶的快速地形松弛，这导致陨石坑以接近地球上快速移动的温暖冰川的速度变浅。”

美国国家航空航天局使用卡西尼VIMS（视觉和红外测绘光谱仪）仪器拍摄的土卫六图像。在中心附近可以看到一个撞击坑。赤道附近的黑暗区域是富含有机物的沙丘，而北极地区的黑暗区域则是液态甲烷/乙烷湖。北半球也可见白云。图片来源：uux.cn美国国家航空航天局/卡西尼VIMS

富甲烷大气

估算甲烷冰壳的厚度很重要，因为它可以解释土卫六富含甲烷的大气层的起源，并帮助研究人员了解土卫六的碳循环、基于液态甲烷的“水文循环”和气候变化。

Schurmeier说：“泰坦是一个研究温室气体甲烷如何在大气中变暖和循环的天然实验室。”。“在西伯利亚永久冻土和北极海底以下发现的地球甲烷包合物水合物目前正在破坏稳定并释放甲烷。因此，泰坦的经验教训可以为地球上发生的过程提供重要见解。”

卡西尼合成孔径雷达（SAR）拍摄的土卫六撞击坑图像。箭头表示火山口改造过程的潜在形式，包括：沙丘和沙子（紫色）、通道（蓝色）和明显的火山口边缘侵蚀（粉红色）。图片来源：uux.cn美国国家航空航天局/卡西尼号

泰坦的结构

根据这些新发现，泰坦上看到的地形是有道理的。限制甲烷包合物冰壳的厚度表明，土卫六的内部可能是温暖的，而不是像以前认为的那样寒冷、坚硬和不活跃。

Schurmeier说：“甲烷包合物比普通水冰更坚固、更绝缘。”。“包合物外壳隔离了土卫六的内部，使水冰壳非常温暖和延展性，这意味着土卫六的冰壳正在或正在缓慢对流。”

Schurmeier补充道：“如果生命存在于土卫六厚厚的冰壳下的海洋中，任何生命迹象（生物标志物）都需要被运送到土卫六的冰壳上，以便我们在未来的任务中更容易接近或观察它们。”。“如果泰坦的冰壳温暖且对流，这种情况更有可能发生。”

随着美国国家航空航天局蜻蜓计划于2028年7月发射并于2034年抵达土卫六，研究人员将有机会对这颗卫星进行近距离观测，并进一步调查冰冷的表面，包括一个名为Selk的陨石坑。

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