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uFDish2周前
vol.109 土卫六无地下海洋 卡西尼号探测器的研究发现,土卫六没有地下海洋,其内部结构由岩石核心、水圈和冰壳组成。高压冰层产生了强烈的潮汐耗散,排除了海洋存在的可能。这一颠覆性发现挑战了传统认知,为未来的探索提供了新方向。 #银河 #外星人 #土卫六 #海洋生物 #太空 根据《Nature》2025年发表的关于土卫六(Titan)内部结构的研究论文,其没有全球性地下海洋但存在水圈的现象可通过以下多角度分析: 一、潮汐耗散与内部结构的矛盾性 1. 潮汐响应数据矛盾 高实部Love数(Re(k₂)≈0.608):早期被解释为存在液态海洋(因流体层会增强潮汐形变),但新研究发现: 无海洋模型同样能通过高压冰层的黏弹性变形产生高Re(k₂)。 显著虚部Love数(Im(k₂)≈0.135):直接反映潮汐耗散(相位延迟),数值远超含海洋模型的预测上限(Im(k₂)≤0.05)。 关键结论:潮汐耗散能量(3-4TW,Q≈5)必须来自固态内部,海洋会抑制下层耗散,故排除全球性海洋。 2. 高压冰层的关键作用 低黏度(~10¹² Pa·s):接近熔点的冰V/VI相在潮汐周期(15.9天)内发生黏弹性变形,成为主要热源(占耗散3.5TW)。 对流抑制海洋形成:高效的对流将热量快速导出,阻止冰层大规模融化(符合cenotectic点理论预测的冰壳厚度上限167km)。 二、水圈的结构与形成机制 1. 分层结构 外层冰Ih壳(~170km):低密度冰层,可能含甲烷包合物(clathrate),解释大气甲烷的长期存在。 高压冰层(~378km):冰III/V/VI相混合区,因接近熔点为“半熔融”状态(slushy layer),含液态水囊(melt pockets)。 岩石核心(~2026km):低密度(2591 kg/m³)暗示含水硅酸盐或有机物。 2. 局部液态水的来源 潮汐加热与对流:高压冰层局部熔化形成液态水囊,并通过对流上升至浅层。 化学共晶效应:盐分或有机物降低冰点,维持局部液态(实验显示高压下存在共晶点)。
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66662周前
为什么越研究宇宙时空,我们心里就越觉得不安?如果你也有这种感觉,接下来的三十分钟,我们将带你深度探索那些触动人心的宇宙谜团。从黑洞碰撞掀起的时空涟漪,到恒星以超新星的壮烈谢幕。从隐藏在银河系背后的神秘引力怪兽,到冰封卫星下可能孕育生命的海洋,甚至是突破光速的科幻梦想。 数百年来,我们仰望夜空,聆听来自星空的故事。我们建造望远镜,目光穿越深邃的宇宙,探索隐藏在遥远地方的秘密。这些都是通过光才让我们了解到了一部分宇宙的秘密。其实宇宙还在用一种更微妙的方式向我们讲述它的故事,那就是时空中的涟漪与回响,也就是引力波。 引力波是时空结构中的涟漪,早在一百年前,爱因斯坦就预测了它的存在。与光、射电波和X射线等电磁波不同,引力波是时空本身的扭曲。它们源自宇宙中最剧烈、最充满能量的事件,比如黑洞碰撞、超新星爆炸、中子星合并。当这些巨大的天体活动发生时,时空会被扭曲,就像池塘中的波纹一样,带着这些事件的信息悄然穿越宇宙。 它们以光速穿越广袤的宇宙,携带着这些事件的所有信息。虽然它们非常微弱,但它们揭示了关于宇宙最剧烈现象的重要线索。然而要捕捉到这些微弱的波动,需要极其精密的仪器,就像LIGO激光干涉引力波天文台。它有两个巨型探测器,一个在华盛顿,另一个在路易斯安那,专为探测这些时空中的微小涟漪而设计。 引力波不仅穿越空间,它们还能穿透物质。当引力波穿过宇宙时,它们会拉伸和压缩所经过的空间,改变物体之间的距离。那么问题来了,引力波能拉伸我们吗?理论上是的,但这个效应微乎其微。一个引力波的影响比一个原子核的宽度还小,几乎是无法感知的。 正因为如此,科学家们通过LIGO等尖端技术才能捕捉到这些微小的波动。这些引力波不仅是时空的扭曲,它们还携带着巨大的能量。黑洞合并时释放出超乎想象的能量,在极短的时间内,合并的黑洞所释放的能量甚至超过了可观测宇宙中所有恒星的总和。 2015年,LIGO首次探测到引力波,证实了爱因斯坦的理论,并开启了对宇宙最剧烈过程的新理解。每一次的探测都为我们揭示了黑洞、中子星甚至整个星系的演化和形成过程。 更有意思的是,引力波不仅拉伸空间,还让我们能够绘制出宇宙最极端的环境,帮助我们理解黑洞、中子星是如何形成的,探讨时空的本质。比如当黑洞发生合并时,发出的引力波不仅带走了能量,还直接影响了黑洞的运动和结构。中子星碰撞时效果更加戏剧化,既带走能量又决定了碰撞的
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