土星冰冷的卫星土卫二可能拥有适合生命的稳定海洋
一项新的研究通过研究土卫二北极（黄色）的季节性温度变化来限制土卫二的全球传导热流。这些结果与其高度活跃的南极地区（红色）的现有结果相结合，提供了土卫二能量损失预算（<54 吉瓦）的第一个观测约束——这与潮汐加热的预测能量输入（50 至 55 吉瓦）一致。这意味着土卫二目前的活动从长远来看是可持续的——这是生命进化的重要先决条件，人们认为生命可能存在于其全球地下海洋中。图片来源：牛津大学/美国宇航局/JPL-CalTech/空间科学研究所（PIA19656和PIA11141）
（蜘蛛网eeook.com）据牛津大学：由牛津大学、西南研究所和亚利桑那州图森行星科学研究所的研究人员领导的一项新研究提供了土卫二北极显着热流的第一个证据，推翻了之前关于热量损失仅限于其活跃南极的假设。
这一发现证实，冰冷的月亮释放的热量远远超过它仅仅是一个被动体的预期，这加强了它可以维持生命的理由。
该研究发表在《科学进展》杂志上。
土卫二是一个高度活跃的世界，有一个全球性的咸分地下海洋，据信是其热量的来源。液态水、热量和正确的化学物质（如磷和复合碳氢化合物）的存在意味着它的地下海洋被认为是太阳系中生命在地球之外进化的最佳地点之一。
但这片地下海洋只有在拥有稳定的环境、能量损失和收益平衡的情况下才能支持生命。这种平衡是通过潮汐加热来维持的：土星的引力在月球绕轨道运行时拉伸并挤压月球，在内部产生热量。如果土卫二没有获得足够的能量，它的表面活动就会减慢或停止，海洋最终可能会结冰。另一方面，过多的能量可能会导致海洋活动增加，从而改变其环境。
“土卫二是寻找地球外生命的关键目标，了解其能量的长期可用性是确定它是否能够支持生命的关键，”该论文的主要作者、西南研究所和物理系访问科学家乔治娜·迈尔斯博士说。
到目前为止，土卫二的热损失的直接测量仅在南极进行，那里的地表深裂缝中喷出戏剧性的水冰和水汽羽流。相比之下，北极被认为在地质上不活跃。
研究人员利用美国宇航局卡西尼号航天器的数据，比较了深冬（2005 年）和夏季（2015 年）对北极地区的观测结果。这些用于测量土卫二从其“温暖”（0°C，32°F）地下海洋中损失了多少能量，因为热量通过其冰冷的外壳传播到月球寒冷的表面（–223°C，–370°F），然后辐射到太空。
通过对极夜期间的预期地表温度进行建模，并将其与卡西尼复合红外光谱仪 （CIRS） 的红外观测结果进行比较，该团队发现北极表面比预测的温度高出约 7 K。这种差异只能用从下面的海洋泄漏的热量来解释。
测量的热流（每平方米 46 ± 4 毫瓦）听起来可能很小，但这大约是通过地球大陆地壳的热损失（每单位面积）的三分之二。在整个土卫二，这种传导热损失总计约为 35 吉瓦：大致相当于 6600 多万块太阳能电池板（输出功率 530 W）或 10,500 台风力涡轮机（输出功率 3.4 MW）的输出。
当结合之前估计的土卫二活跃南极逸出的热量时，月球的总热量损失上升到 54 吉瓦，这一数字与潮汐力预测的热量输入非常吻合。热量产生和损失之间的这种平衡强烈表明，土卫二的海洋可以在地质时间尺度上保持液态，从而为生命可能出现提供了一个稳定的环境。
“了解土卫二在全球范围内损失了多少热量对于了解它是否能够维持生命至关重要，”该论文的通讯作者、牛津大学物理系和亚利桑那州图森行星科学研究所的 Carly Howett 博士说。“这一新结果支持土卫二的长期可持续性，这是生命发展的重要组成部分，这真的很令人兴奋。”
据研究人员称，下一个关键步骤将是确定土卫二的海洋是否存在了足够长的时间以供生命发展。目前，它的年龄仍不确定。
该研究还表明，热数据可用于独立估计冰壳厚度，这是未来计划探测土卫二海洋的任务的重要指标，例如使用机器人着陆器或潜水器。研究结果表明，北极的冰深分别为 20 公里和 23 公里，全球平均深度为 25 至 28 公里——略深于之前使用其他遥感和建模技术获得的估计。
迈尔斯博士补充道：“从土卫二的日常和季节性温度变化中找出土卫二传导热流引起的微妙表面温度变化是一项挑战，只有卡西尼号的长期任务才有可能实现。”我们的研究强调了对可能蕴藏生命的海洋世界进行长期任务的必要性，以及数据可能要到获得几十年后才能揭示其所有秘密的事实。”
更多信息：Georgina Miles 等人，土卫二北极的内源热，科学进展 （2025）。DOI：10.1126/sciadv.adx4338。www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx4338
