泰坦碳氢化合物湖上的魔幻岛屿是漂浮的多孔有机固体块

土星最大的卫星土卫六拥有独特的大气层，可以将甲烷和氮气等简单气体转化为更复杂的有机化合物。在一项新的研究中，德克萨斯大学圣安东尼奥分校、加州大学圣克鲁斯分校和约翰霍普金斯大学的行星研究人员探索了这些有机化合物到达土卫六表面时会发生什么。他们发现大多数分子，包括所有腈、三键碳氢化合物和苯，都会以固体形式着陆。他们还研究了漂浮的木筏是否可以解释泰坦湖上被称为“魔法岛屿”的神秘特征。通过观察每种情况下材料会漂浮多长时间，作者认为魔法岛可能是由大块多孔有机固体组成的。

泰坦上覆盖着一层比地球厚 50%、富含甲烷和其他有机分子的朦胧橙色大气。

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。

行星科学家于 2014 年通过 NASA/ESA 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。

德克萨斯大学圣安东尼奥分校的研究员 Xinting Yu 及其同事想知道，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。

“我想调查这些神奇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，”于博士说。

作者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。

由于湖泊中的有机颗粒已经饱和，他们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。它们必须漂浮一段时间，但也不会永远漂浮，”于博士说。

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是多孔的。

如果冰块足够大，并且孔和窄管的比例正确，液态甲烷就可以足够缓慢地渗入，使冰块可以在地表停留。

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。

研究人员说：“在我们对土卫六表面简单有机物命运的理论检验中，我们得出以下结论。”

“大多数简单的有机物将以固体形式降落在土卫六表面，而甲烷、乙烷、丙烷和丙烯将是液体。乙烯只会是气态的。”

“简单的有机物可以通过孔隙引起的或毛细管力引起的浮力在土卫六的湖液上获得浮力，如果土卫六上的简单有机物类似于陆地上的雪，则孔隙引起的浮力是可行的。毛细管力诱导浮选仅适用于富含乙烷的湖泊中的氰化氢冰。”

“孔隙引起的毫米级和更大颗粒的漂浮是漂浮固体解释土卫六瞬态雷达亮魔岛的唯一合理机制。其他浮选机制的更短或更长的时间尺度与观察结果不一致。”

研究结果发表在《地球物理研究快报》杂志上。