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卡西尼飞船发现土卫六表面深邃峡谷充满液态碳氢化合物

美国宇航局的卡西尼飞船利用雷达设备对土卫六表面的一个峡“水道”系统进行了测高观测，发现其实际上是一个非常陡峭，且被液体充填的深邃峡谷。此次观测的峡谷系统名为“Vid Flumina”，在这张图像的左上角

北京时间8月12日消息，据物理学家组织网站报道，美国宇航局正在土星轨道运行的卡西尼飞船近日在土星最大的卫星土卫六表面发现了被液态碳氢化合物填充的深邃峡谷。这项发现代表着首次找到直接证据，证明在土卫六表面存在着充满液体的峡谷，同时这也是首次在这颗卫星表面找到深度达到数百米的峡谷地形。

有关这项新发现的论文已经发表在《地球物理学研究通报》杂志上，在该文章中详细描述了科学家们是如何对卡西尼飞船在2013年5月进行的一次土卫六近距离飞掠期间所获得的数据进行分析并得出相关结论的。在那次近距离飞掠考察期间，卡西尼飞船上搭载的雷达系统重点对从丽姬亚海（Ligeia Mare）延伸出来并分叉的一个水道系统进行了观测。

卡西尼飞船获取的数据显示这一被命名为“Vid Flumina”的水道实际上是一个狭窄的峡谷系统，其宽度一般都不超过1公里，两侧的岩壁坡度则超过40度，非常陡。测量还显示这个峡谷非常深，其深度从顶部到底部大致在240~570米之间。

在 雷达图像上，这些峡谷内部颜色显得非常暗，这与土卫六上那些被甲烷液体充斥的海洋和湖泊类似。这一点似乎表明这些峡谷内部同样填充着液体。但对于这一点科 学家们一直都缺乏直接证据，直到现在。

在此之前，科学家们并不能断定这些暗色物质究竟的确是液体，还是只是一些被浸润的饱和沉积物——在土卫六的超低温环 境下，这些沉积物可能是岩石，也有可能是固体的水冰。

由于土卫六被厚厚的云层包裹，因此卡西尼飞船上的雷达系统常常被充当一台成像设备，用于穿透云雾并获取土卫六的地表影像。但在那次飞掠期间，卡西尼的雷达系 统被用作了高度计，通过向土卫六地表发射无线电波并测量其反射信号来测定地表高度信息。研究人员将此前的雷达图像与这些测高信号相结合，最终得到了此次研 究论文中给出的结论。

理解这些峡谷本质的关键在于卡西尼雷达系统所发射的无线电波在这些峡谷底部所产生的反射信号。在观测期间，科学家们观测到“闪光”现象，这表明这些峡谷内部 的表面异常光滑，就像土卫六上那些湖面或者海面所产生的信号类似。而雷达接收到从峡谷底部和边缘所返回的信号，给出了这些峡谷深度的直接测量数据。

这 种深邃且陡峭峡谷系统的存在，不管其具体成因为何，都应当已经持续相当长的时间，或者可以认为这一区域的侵蚀作用要比土卫六表面的其他区域来的更加迅速。 研究人员在论文中提出了几种对此可能的解释，包括该地区的地形抬升，或者海平面的变化，也有可能是两种原因都同时存在。

这项研究的第一作者，卡西尼雷达设备组科学家，意大利罗马大学的瓦勒里奥·波吉亚利（Valerio Poggiali）指出：“一种可能性是，在这些机制的共同作用下，形成了这些深谷，但在目前阶段我们还无法断言这些机制各自分别起到了多大的作用。但有一点是明确的，那就是任何对土卫六地质演化过程的描述都应该能够解释这些深谷的形成。”

在 地球上，能够形成这类深谷的两种机制都可以在美国科罗拉多大峡谷地区找到。大峡谷地区长期以来的地质抬升过程加剧了这一地区的向下侵蚀作用，在数百万年的 时间里，科罗拉多河强烈的下切作用造就了今天我们所见壮观的峡谷风貌。而如果想要观察水面变化对于峡谷地形侵蚀作用的影响，可以去鲍威尔湖（Lake Powell），你可以看到湖面水位的变化对于侵蚀速率的明显影响。

艾利克斯·海耶斯（Alex Hayes）是美国康奈尔大学的卡西尼飞船雷达项目组科学家，也是这项研究的合作者之一，他表示：“地球是一颗温暖的岩石行星，有河流和液态水，而土卫六是一颗寒冷的冰卫星，存在着河流和甲烷液体。在如此不同的两颗星球上，我们能找到如此的相似之处，真的非常神奇！”

在分析高度计数据时，科学家们注意到这一峡谷系统中的液体表面在接近丽姬亚海的区域，其高度接近“海平面”，但在另外一些地方，其液面高度则相比海平面高度高出了数十米。研究人员将这一现象解读为一些高度较高的峡谷枝杈所产生的“支流”，它们最终汇入峡谷的“干流”。

未来，科学家们还计划运用此次采用的方法，对所有卡西尼雷达系统此前观测过的“水道”系统进行一次巡查。科学家们预料他们的这项工作将能够加深我们对于塑造了土卫六表面丰富地貌的地质过程的认识水平。