一项最新研究表明，甲烷气体可能被封闭在土星的卫星泰坦冰冷的表面之下，形成一种厚度可达六英里的独特地壳。这种地壳可以加热其下方的冰层，并有助于解释这个卫星富含甲烷的气氛。
泰坦是土星最大的卫星，除了地球之外，是唯一已知具有大气和液体河流、湖泊和海洋等水体的天体。泰坦的极端寒冷意味着这些液体由碳氢化合物组成，包括甲烷和乙烷，而其表面主要是固态水冰。由夏威夷大学马诺阿分校的行星科学家进行的一项最新研究表明，甲烷气体可能被包含在冰中，从而产生一个加热下方冰壳并可能有助于澄清泰坦甲烷丰富大气的重要地壳。
该研究由研究助理劳伦·舒尔梅尔（Lauren Schurmeier）领导，博士生格温多林·布劳尔（Gwendolyn Brouwer）和夏威夷地球物理与行星科学研究所（HIGP）副主任兼研究员莎拉·法根茨（Sarah Fagents）共同参与，通过NASA的数据发现泰坦的撞击坑比预期的要浅得多。目前为止，只有90个撞击坑在泰坦上被识别。
“这让人感到相当惊讶，因为与其他卫星相比，我们预计在泰坦的表面会发现更多的撞击坑，而这些坑一般来说会更深，”舒尔梅尔解释道。“我们得出结论，泰坦的一个独特特征可能导致这些坑变得较浅并迅速消失。”
为了揭示可能存在于表面下的东西，研究团队利用计算机模型检查如果存在一层绝缘的甲烷笼水冰（固态水冰中封入甲烷气体的晶体结构），泰坦的表面地形在撞击后会如何改变。由于泰坦的坑的原始形状未知，研究人员模拟并比较了基于新形成的伽尼美德（Ganymede）上的坑的外观的两种可能的初始深度。
“通过使用这种建模技术，我们能够估计甲烷笼水冰壳的厚度在5到10公里（大约3到6英里）之间，因为使用该厚度进行的模拟生成了与观察到的坑深度非常相似的结果，”舒尔梅尔说。“甲烷笼水冰壳不仅加热泰坦的内部，还导致表面发生显著快速的变化，使得坑的变浅速率类似于地球上快速流动的温暖冰川。”
富含甲烷的大气
确定甲烷冰壳的厚度至关重要，因为它可能揭示泰坦富含甲烷的大气的起源。这些信息对于研究泰坦的碳循环及其以甲烷为基础的“水文循环”以及气候变化的研究人员来说是必不可少的。
“泰坦是一个天然实验室，探讨温室气体甲烷如何循环并加热大气，”舒尔梅尔评论道。“在地球上，西伯利亚的永冻土和北极海底发现的甲烷笼水合物当前正在不稳定并释放甲烷。泰坦的见解可能在理解地球上发生的类似过程方面发挥重要作用。”
泰坦的结构
在泰坦上观察到的表面特征与这些新发现一致。对甲烷笼水冰壳厚度的估计表明，泰坦的内部可能是温暖的，而不是先前认为的寒冷、坚固和不活跃。
“甲烷笼水冰比标准的水冰更坚固，提供更好的绝缘，”舒尔梅尔指出。“笼水冰壳为泰坦的内部提供绝缘，使得水冰壳温暖而可塑，并暗示泰坦的冰壳正在或曾逐渐对流。”
“如果泰坦的海洋在厚厚的冰壳下存在任何形式的生命，任何生命的迹象（生物标志物）都需要通过泰坦的冰壳向上运输，以便在未来的任务中接触到，”舒尔梅尔补充道。“如果泰坦的冰壳是温暖的并且正在进行对流，这种情况更有可能。”
随着NASA的“蜻蜓”任务计划于2028年7月发射并在2034年到达泰坦，研究人员将很快有机会对这个引人入胜的卫星进行近距离研究，并检查其冰冷的表面，包括一个名为塞尔克（Selk）的撞击坑。
