▲ 這張圖是根據卡西尼太空船的重力場探測資料繪製而成,顯示了土星的衛星「泰坦」內部可能的樣子。 Image credit: NASA/JPL(噴射推進實驗室)

當卡西尼號又接近土星的衛星「泰坦」時,科學家們偵測了這顆星球內部的物質分佈。經由精密的重力分佈探測,他們發現泰坦內部既冷又缺乏動力,導致其內部無法分成完全由冰或岩石組成的層面,而是混合在一起的雜燴。

發布在3月12日「Science」期刊裡的這項發現顯示了泰坦與內行星(例:地球)或是其他冰冷且內部層面分明的衛星(例:木衛加尼美德)與眾不同的演化方式。

卡西尼計畫的科學家Bob Pappalardo說:「這些結果是瞭解外行星衛星歷史的基礎,我們現在能比較清楚的知道泰坦在太陽系這些冰冷衛星中的地位。」

科學家早已知道泰坦的組成主要是一半的冰和一半的石頭,但還是需要重力的探測資料才能確定物質是如何分佈。該資料顯示,泰坦的內部應該是冰塊夾雜著石頭(像是一個冰塊做的蛋糕,中間鑲滿岩石),而且從來沒有被加溫過。但最外層500公里則是完全的冰層,沒有任何岩石,然後隨著深度愈深,混合的程度愈大。

加州理工學院行星科學系教授,同時也是論文的共同作者David J. Stevenson說:「為了不讓冰塊與岩石分開,就不能對冰塊加熱太多,這表示泰坦的形成相當緩慢,大約在太陽系形成100萬年後才誕生。」

這種沒有完成的分離使得泰坦和內部水冰與岩石分層完全的加尼美德大相逕庭,但卻與另一個木衛加里斯托(Callisto)相像--加里斯托也被認為是內部由冰和岩石組成的衛星之一。

卡西尼號的測量建構了泰坦的重力分佈,藉由重力分佈的資料也許可以解釋泰坦為什麼有著發育不良的地形。因為內部的冰必須被加熱至足夠的溫度才能對大型的地質構造做出反應(例如漂移)。

卡西尼號在泰坦上空1300公里至1900公里處運行;製作重力分佈圖必須精確追蹤卡西尼號的速度,羅馬第一大學(Sapienza University of Rome)「卡西尼無線電科學小組」的成員Luciano Iess說:「泰坦表面重力分佈的不均勻,會讓卡西尼號在經過時受到輕微的推拉而導致軌道的偏離,這些細微的變化都會被十億公里外的『深空網路(Deep Space Network)』地面天線記錄下來。」

觀測結果並沒有說明泰坦地表下是否存在海洋,但無線電科學小組將藉由觀測土星引起的潮汐來推測泰坦地表下是否藏有海洋。

※ 「卡西尼無線電科學小組」由NASA與義大利太空局(ASI)聯合組成。

參考網站:

1. Cassini Data Show Ice and Rock Mixture Inside Titan
2. 重力分佈如何表現出星球內部構造

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淡江大學天文社

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