泰坦的外星湖岸显示出被巨浪雕刻的迹象

海浪的咆哮可能是配乐土星的月亮巨人.

新的分析表明,环绕土卫六表面的大量液态甲烷和乙烷可能被侵蚀海岸线的海浪所占据,雕刻出广阔的河流和湖泊的形状,这些形状与异国情调的朦胧月亮不同。

这一发现为土卫六提供了令人着迷的见解,以及液体体在与地球如此不同的其他星球上的行为方式。

“根据我们的结果,我们可以说,如果土卫六海洋的海岸线被侵蚀,海浪是最有可能的罪魁祸首。地质学家泰勒·佩伦(Taylor Perron)说麻省理工学院(MIT)。

“如果我们能站在土卫六海域的边缘,我们可能会看到液态甲烷和乙烷的波浪拍打海岸,并在暴风雨中撞击海岸。它们将能够侵蚀构成海岸的材料。

发现克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)于1655年提出,土卫六的表面一直被厚厚的朦胧大气层所掩盖,1944年杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)在其光谱中检测到甲烷时,这种大气层被正式确定。只有当卡西尼号探测器在2000年代初被送入土星轨道时,克罗尼亚卫星的表面才被发现详细描述.细节包括广阔、波光粼粼的液态碳氢化合物湖。

Ligeia Mare,一个横跨 420 公里 x 350 公里(260 x 220 英里)的甲烷海,是土卫六上的第二大甲烷海。(美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院/ASI/康奈尔大学)

从那时起,科学家们一直想知道这些甲烷和乙烷体——其中一些在大小上可以与北美五大湖相媲美——是什么样的。

除了地球之外,土卫六是太阳系中唯一已知的表面有巨大液体储层的天体,我们对此非常感兴趣。它的海洋是否像地球的海洋一样狂风暴雨,总是在运动?还是他们平静而静止,没有明显的动作?

“一些试图看到海浪证据的人没有看到任何证据,并说,'这些海面是镜面光滑的,'”地质学家罗斯·巴勒莫(Rose Palermo)说美国地质调查局。“其他人说,他们确实在液体表面看到了一些粗糙,但不确定是否是波浪造成的。

为了找到答案,佩伦、巴勒莫和他们的同事进行了详细的建模,试图复制土卫六图像中看到的水道和湖泊的形状。

首先,他们观察了地球,进行了建模,以弄清楚不同的海岸侵蚀机制如何塑造湖泊和海洋等水体的海岸线。这为他们提供了一个基本框架,可以利用海岸线形态来辨别可能在液体体周围起作用的不同侵蚀过程。

然后,他们将这个框架应用于土卫六,研究了三种具体情况:一种没有海岸侵蚀;第二种是由波浪驱动的侵蚀;第三种是侵蚀是一个均匀的过程,沿海物质逐渐溶解,或在自身重量下脱落。

特别重要的是称为获取,风可以畅通无阻地通过液体体的距离,在风的移动过程中将能量传递到液体表面。风传播的时间越长,传递的能量就越多,并且地表生长得更狂野.

“波浪侵蚀是由波浪的高度和角度驱动的,”巴勒莫 说.“我们使用取水来估算波浪高度,因为取水越大,风吹和波浪增长的距离就越长。”

图显示了土卫六上的湖泊,以及它们与地球上湖泊中不同的侵蚀过程的比较。(巴勒莫等人,科学高级, 2024)

在他们的模拟下,这三种情景产生了截然不同的海岸线。最像真正的泰坦的是那些海浪拍打或拍打海岸的海浪。而那些具有均匀侵蚀的湖泊最终类似于地球上的湖泊以同样的方式被侵蚀,例如溶解石灰石。

当然,这不是具体的证据。在我们去那里仔细观察之前,我们不会知道土卫六上是否有海浪。有一个任务正在完成,名为蜻蜓.它目前计划在2034年到达土卫六,所以在那之前我们只能坐以待毙。

“泰坦展示了一个完全未被触及的系统,”巴勒莫 说.“它可以帮助我们了解海岸如何在没有人类影响的情况下侵蚀的更基本的东西,也许这可以帮助我们在未来更好地管理地球上的海岸线。

该研究已发表在科学进展.

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