研究人员提出解释土卫二冰粒化学多样性的机制 — ScienceDaily

一个国际研究团队提出了解释土星卫星土卫二内部喷出冰粒异常多样化学成分的机制。实验显示，大型海洋水滴可在冰壳裂缝中缓慢冻结，将盐分离到不同区域，随后再碎裂成小碎片。

ScienceDaily报道了这项研究结果。土卫二的冰壳下方存在一片全球性海洋，其南极附近的裂缝会向太空喷射水蒸气和冰粒。这些颗粒补充了土星E环，并使研究人员能够在不钻穿冰层的情况下研究隐藏海洋的成分。

Cassini探测器数据

2004年至2017年间，NASA Cassini探测器搭载的宇宙尘埃分析仪测量了E环中单个冰粒的成分。由柏林自由大学弗兰克·波斯特贝格教授领导的团队分析了961个3型含盐颗粒的质谱图。

可能来自同一片海洋的颗粒在成分上存在显著差异。一些含有更多氯化钠，另一些则含有碳酸盐、磷酸盐或氯化钾。同时，氯化物和碳酸盐很少共同出现在同一个富钠颗粒中。

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裂缝中的缓慢冻结

东京科学研究所的科学家，包括安彦人关根教授，在实验室中重现了含有被认为存在于土卫二海洋中的主要盐类的液滴。在直径约200微米的液滴中，当以每分钟约10 K或更低的速度进行相对缓慢的冻结时，盐分会分布到不同区域。冷却速度更快时，各成分则保持更均匀地混合。

研究人员推测，尺寸从数十到数百微米的液滴最初会缓慢穿过喷流通道较深的部分并冻结。靠近表面时，气流加速，冻结的液滴可能撞击狭窄冰质通道的壁面并破碎。每个碎片都可能来自原始液滴中一个单独的富盐区域。

作者评估认为，这一机制还可能将有机物集中在单个冰粒中。这可能有助于未来任务寻找在土卫二海洋中以低浓度存在的化合物，并研究益生元化学的条件。