科學家預測土衛二冰殻下的地下海洋洋流

埋藏在土衛二（Enceladus）二十公里的冰層之下，土衛二的地下海洋似乎出現和地球上類似的海洋洋流（ocean current）攪動。由於土衛二的冰殼形狀，它的地下海洋是相同性質，除了由土衛二地核的高溫所驅動之外，還混合了一些垂直上升的海洋流。

土衛二，一顆直徑約五百公里（大約是月球直徑的1/7）的冰球，是土星第六大的衛星。儘管土衛二體積很小，但在2014年，一次卡西尼號（Cassini）太空船的掠過，發現它擁有巨大地下海洋的證據，並從類似間歇泉的噴發中取得水的樣本引起科學家注意。它是太陽系中有液態水的少數天體（另一顆是木衛二），使到它成為搜尋生命跡象的天體生物學家關注目標。

土衛二的海洋完全與地球不同，地球的海洋相對較淺（平均深度為3.6公里），覆蓋了地球表面的四分之三，有太陽光線照射的頂部更溫暖，海底附近的深度更冷，並且洋流受到風的影響。土衛二似乎有一個遍佈整個星球的，地下海洋，它的深度至少三十公里，在冰殼附近的頂部結成冰層，而在地核的熱量作用下，將海洋底部加熱。

儘管存在差異，加州理工學院的研究生安娜·羅寶（Ana'Lobo）認為，土衛二上的海洋洋流類似於地球上的洋流。她的研究工作建立在卡西尼號的測量數據以及環境科學與工程學安德魯·湯普森（Andrew Thompson）教授的研究基礎上，她一直在研究冰與水相互作用以推動南極洲海洋混合的方式。

土衛二和地球的海洋有一個重要的共同特徵，就是它們都是鹹水。鹽度的變化可能是土衛二上海洋循環的驅動力，就像它們在南極周圍的地球南極海洋中出現的洋流一樣。

從卡西尼號的重力測量和熱量計算顯示，土衛二兩極的冰殼比赤道的冰殼薄。湯普森說：「兩極的薄冰殻區域很可能與融化有關，而赤道的厚冰殻區域可能會凍結。這會影響洋流，因為當鹹水凍結時，它會釋放鹽份並使周圍的水變重，導致下沉。相反的情況發生在熔化區域。

羅寶解釋：「知道冰的分佈，就可以限制循環模型。根據湯普森對南極洲的研究，理想化的電腦模型顯示，由冰結構確定的凍結和融化區域與洋流相連，形成一個由兩極到赤道的循環，從而影響熱量和養分的分佈。」

湯普森說：「了解地下海洋的那一些區域可能是生物生存最適合的地方，因為我們知道終有一天可能會為尋找生命特徵提供資訊。」

【圖：美國太空總署；文：節錄譯自美國加州理工學院2021年3月25日新聞公佈】研究全文刊登在2021年3月25日出版的《自然-地球科學》期刊