研究发现泰坦的魔幻岛屿很可能是蜂窝状碳氢化合物冰山

一项新的研究发现，土卫六的“魔幻岛屿”很可能是漂浮的多孔冷冻有机固体块，该研究基于之前的研究表明它们是气泡。该研究发表在《地球物理研究快报》上。

土星最大的卫星泰坦周围覆盖着比地球厚50%的朦胧橙色大气层，富含甲烷和其他碳基或有机分子。它的表面覆盖着有机物质的黑色沙丘以及液态甲烷和乙烷的海洋。更奇怪的是，雷达图像中出现的现象是海面上不断变化的亮点，这种现象可能持续几个小时到几周或更长时间。

科学家们于2014年通过卡西尼-惠更斯号任务首次发现了这些短暂的“魔幻岛屿”，此后一直试图弄清楚它们到底是什么。先前的研究表明，它们可能是由波浪引起的幻影岛屿，也可能是由悬浮固体、漂浮固体或氮气气泡组成的真实岛屿。

行星科学家、这项新研究的主要作者于欣婷想知道，仔细研究土卫六的大气层、液体湖泊和沉积在月球表面的固体物质之间的关系是否可以揭示这些神秘岛屿的成因。

“我想调查这些魔法岛屿是否真的是漂浮在地表的有机物，就像浮石一样，可以漂浮在地球上的水面上，然后最终下沉，”于说。

奇异的有机世界

土卫六的高层大气富含多种有机分子。这些分子可以聚集在一起、冻结并落到月球表面，包括极其光滑的液态甲烷和乙烷河流和湖泊，波浪只有几毫米高。

土卫六表面简单和复杂有机物命运的总结(X.Yu使用Midjourney生成的背景图像AI)。图片来源：地球物理研究快报(2024)。DOI：10.1029/2023GL106156

于和她的团队对这些有机团块到达土卫六碳氢化合物湖后的命运很感兴趣。它们会沉还是浮?

为了找到答案，研究小组首先研究了土卫六的有机固体是否会简单地溶解在月球的甲烷湖中。由于湖泊已经被有机颗粒饱和，研究小组确定落下的固体在到达液体时不会溶解。

“对于我们来说，要看到神奇的岛屿，它们不可能只是漂浮一秒钟然后就沉下去，”于说。“它们必须漂浮一段时间，但也不会永远漂浮。”

土卫六的湖泊和海洋主要是甲烷和乙烷，这两种物质的表面张力都很低，使得固体更难漂浮。模型表明，大多数冷冻固体密度太大，表面张力太低，无法形成泰坦的魔法岛屿，除非这些团块像瑞士奶酪一样多孔。

研究人员发现，如果冰块足够大，并且孔和窄管的比例正确，液态甲烷就能足够缓慢地渗入，使冰块能够在表面停留。

于的模型表明，单个团块可能太小而无法自行漂浮。但如果足够多的团块在海岸附近聚集在一起，更大的碎片可能会脱落并漂走，类似于地球上冰川的崩解。凭借更大的尺寸和适当的孔隙率，这些有机冰川可以解释魔岛现象。

除了魔法岛屿之外，泰坦海洋和湖泊上覆盖的一层薄薄的冰冻固体也可以解释液态物体异常光滑的原因。因此，这项研究的结果可以解释泰坦的两个谜团。