卡里斯托

2016-08-02 17:38
大自然探索 2016年7期
关键词:伽利略木星潮汐

母行星:木星

轨道周期:16.689天

半径:地球半径的75.7%

质量:地球质量的1.8%

可居性指数:0.35

卡里斯托是排在加尼美得之后的木星第2大卫星,也是太阳系中第3大卫星和太阳系中没有完全分化的最大天体。伽利略在1610年率先发现了卡里斯托。卡里斯托的直径为4821千米,相当于水星直径的99%,但只有水星质量的大约1/3。卡里斯托在4颗大木卫中距离木星最远,轨道半径大约为188.3万千米。与其他3颗大的木卫不同,卡里斯托未处在轨道共振,因此没有被潮汐明显加热。卡里斯托的自转被潮汐锁定至它环绕木星的轨道,因此它的同一个半面总是朝内,木星看上去几乎静止在卡里斯托的天空中。与其他距离木星较近的木卫相比,由于距离木星更遥远(卡里斯托刚好处于木星的主要辐射带之外),因此卡里斯托较少被木星的磁层影响。

卡里斯托可能存在地下海洋

卡里斯托由大约相等数量的岩石和冰组成,平均密度大约是每立方厘米1.83克,在木星的所有大卫星中密度和表面引力都最低。分光镜在卡里斯托表面探测到的化合物包括水冰、二氧化碳、硅酸盐及有机化合物。美国宇航局“伽利略号”飞行器的探测表明,卡里斯托可能有一个小的硅酸盐内核和一个地下海洋,这个海洋位于地面下超过100千米。

在太阳系中,卡里斯托的表面最古老,陨击坑密度最大。它没有显示出诸如板块构造或火山活动的任何地下过程指征,没有发生过全面地质活动的任何迹象。因此,卡里斯托的演化被认为主要受撞击过程的影响。卡里斯托表面的明显特征包括多环结构、不同形状的陨击坑、陨击坑链及与之相关的陡坡、脊和沉积物。在较小规模上,卡里斯托表面特征各异,由高地势最高点的小规模闪亮冰霜沉积物组成,这些高地势的周围是由暗色材料构成的低地势平原。这被认为源自由升华过程推动的小地形剥蚀。由于缺乏小陨击坑,但又存在大量小的鼓起(这些鼓起被认为是小地形的残迹),这一理论得到了支持。这些地形的绝对年龄未知。

卡里斯托被非常稀薄的大气层包裹,这一大气由二氧化碳和可能的分子氧构成。此外,卡里斯托也被一个相当强烈的电离层覆盖。科学家推测,木星形成后,来自于环绕木星的气体和尘埃盘中的材料逐渐吸积成了卡里斯托。这种缓慢吸积过程,以及缺乏潮汐加热,意味着没有足够的热量来支持迅速的分化。卡里斯托形成后,其内部开始缓慢对流,导致部分分化,可能形成地下海洋及一个较小的岩石内核。

卡里斯托可能存在的地下海洋意味着这样一种可能性:这个海洋中存在生命。不过,卡里斯托地下海洋支持生命的条件被认为不如附近的欧罗巴好。从美国宇航局“先锋10号”和“先锋11号”到“伽利略号”和“卡西尼号”的多艘空间探测器,已经研究过卡里斯托。由于卡里斯托的低辐射水平,它长期以来被认为是未来探索木星系统所需的人类基地的最佳选址。

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