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在下雪的季节,如果环境温度足够低、降雪量足够大,雪花降落到地球表面后就会堆积起来,进而形成积雪。在我们地球上,很多区域都会出现积雪,根据环境温度以及降雪量的不同,不同区域中的积雪深度也会不一样,其中最深的积雪,厚度可以达到几十米。

然而太阳系中最深的积雪,其实并不在地球上,因为在太阳系中的另一颗星球上,其表面的积雪可以厚达700米,与之相比,即使是地球上最深的积雪,也差得很远,这颗星球就是土星众多天然卫星中的一员——土卫二(Enceladus)。

土卫二的平均直径只有505公里,这大概相当于月球的7分之1,虽然这颗星球并不大,但早在1789年,天文学家就发现了它,之所以会这样,有一个重要的原因就是,这颗星球的亮度很高。

实际上,土卫二是已知太阳系中最亮的天然卫星,其反照率高达81%,所以自从发现这颗星球之后,天文学家就推测土卫二的表面覆盖着厚厚的冰雪。

迄今为止,已经有两个探测器对土卫二进行了近距离探测,它们传回的数据表明,这种推测没有错,土卫二表面确实存在着冰雪层。这两个探测器分别是“旅行者2号”和“卡西尼号”,前者只是从“匆匆路过”,后者则专门用于探测土星及其卫星系统。

“卡西尼号”于2004年抵达土星系统并展开探测工作,13年之后,其能源已经所剩无几,为了避免它因为失控而坠毁在可能存在生命的土星卫星上,“卡西尼号”于2017年在受控状态下坠入了土星。

“卡西尼号”为我们传回了大量宝贵的探测数据,正是有了这些数据作为重要参考,科学家才估算出土卫二表面的积雪可以厚达700米。那土卫二为什么会有如此之厚的积雪呢?我们接着看。

土卫二运行在土星环的外侧边缘,大约每33小时围绕土星公转一圈,它与更外侧的土卫四(Dione)形成了一个2比1的轨道共振,也就是说,土卫二每围绕土星公转两圈,土卫四就刚好围绕土星公转一圈。

土卫四的平均直径大约为1118公里,比土卫二要大得大,其引力会对土卫二产生明显的影响,在此基础上,再加上土卫二的运行轨道并不是一个正圆,所以土卫二就会出现明显的“潮汐变形”,简单来讲就是,在它的运行过程中,其形状会发生周期性的变化。

另一方面来讲,土卫二是一颗富含水的星球,其上层物质基本上都是水,由于距离太阳很远,土卫二表面温度非常低,大概只有零下200℃,所以土卫二表面的水就冻结起来,进而形成了一个厚厚的冰层。

不过土卫二上的水并不产全部都被冻结成冰,这是因为“潮汐变形”会导致其内部的物质因为摩擦而产生大量的热量,根据科学家的估算,在土卫二地下30至40公里处,其内部的热量就可以让水以液态的形式存在,而随着深度的增加,水的温度也会逐渐提高。

“潮汐变形”除了能让土卫二内部产生热量之外,还会给土卫二的冰层不断施加“压力”,当达到一定程度时,冰层就会被撕裂,进而产生巨大的裂缝,而这样的裂缝一旦产生,土卫二内部的液态水就汹涌而出。

要知道在土卫二的内部,这些液态水都是处于高温高压的环境中,所以在此过程中,这些液态水中的绝大部分就会因为压力得到释放而直接变成气体,并发生猛烈地喷发。

在此之后,喷流中的水很快就会在低温环境中凝结成冰晶,根据初始速度的不同,它们中的一部分会脱离土卫二,并最终落入土星环之中,而另一部分则会形成雪花,并在土卫二引力的作用下重新回到星球表面。

由于土卫二的表面重力并不高,并且其温度也极低,因此这些雪花就会大量地堆积,进而形成蓬松的积雪层,而随着上述过程的反复上演,土卫二上的积雪当然也就越来越厚了。那么,“积雪厚达700米”是怎么来的呢?

正如前文所言,在“潮汐变形”的影响下,土卫二的冰层会出现裂缝,这些裂缝其实就给我们展示出了土卫二的一部分冰层和积雪层的“横截面”。

实际上,“卡西尼号”早已传回了与这些裂缝相关的数据,通过对这些数据进行分析,再加上相关理论的推演,科学家就可以估算出土卫二上积雪有多深。

值得一提的是,地球上不同区域中的积雪深度是不一样的,土卫二上的情况也同样如此,根据科学家的估算,土卫二上的积雪平均深度约为250米,最深处可达700米。

总而言之,太阳系中最深的积雪,并不在地球上。当然了,我们也不能确定土卫二上的积雪就是太阳系中最深的,毕竟在太阳系中还有不少与土卫二类似的星球,而我们对这些星球的了解还远远不够。

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7190171882291806775

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