衛(wèi)星介紹

土衛(wèi)六（Titan，又稱為泰坦星）是環(huán)繞土星運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，是土星衛(wèi)星中最大的一個(gè)，也是太陽系第二大的衛(wèi)星。荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯在1655年3月25日發(fā)現(xiàn)它，也是在太陽系內(nèi)繼木星伽利略衛(wèi)星后發(fā)現(xiàn)的第一顆衛(wèi)星。

由于是太陽系唯一一個(gè)擁有濃厚大氣層的衛(wèi)星，因此被高度懷疑有生命體的存在，科學(xué)家也推測(cè)大氣中的甲烷可能是生命體的基礎(chǔ)。土衛(wèi)六可以被視為一個(gè)時(shí)光機(jī)器，有助我們了解地球最初期的情況，揭開地球生物如何誕生之謎。

土衛(wèi)六上的表面重力極低，和月球相當(dāng)，但又擁有濃厚大氣層，其表面的大氣壓約為地球的1.5倍，這種奇特的現(xiàn)象對(duì)研究行星大氣學(xué)是一個(gè)很好的題材。同時(shí)濃厚的大氣加上相當(dāng)?shù)偷谋砻嬷亓α畹顷懞推痫w更容易。

名稱來歷

惠更斯簡(jiǎn)單的把這顆他發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星稱為“Saturni Luna”(“土星的衛(wèi)星”)。之后，喬凡尼·多美尼科·卡西尼為了表達(dá)對(duì)國王路易十四的敬意將發(fā)現(xiàn)的四顆衛(wèi)星(它們是土衛(wèi)三-忒堤斯，土衛(wèi)四-狄俄涅，土衛(wèi)五-瑞亞以及土衛(wèi)八-伊阿珀托斯)命名為L(zhǎng)odicea Sidera(路易星)。天文學(xué)家依據(jù)習(xí)慣把這五顆衛(wèi)星以數(shù)字加以編號(hào)。其他的衛(wèi)星被稱為惠更斯衛(wèi)星或土星的第六顆衛(wèi)星(從當(dāng)時(shí)知道的距離土星遠(yuǎn)近排列，土衛(wèi)一美馬斯和土衛(wèi)二恩克拉多斯在1789年被發(fā)現(xiàn))。

土衛(wèi)六的英文名稱"Titan"和其他另外七顆當(dāng)時(shí)已知的土星衛(wèi)星的名稱來自約翰·赫歇爾爵士(約翰·赫歇爾是威廉·赫歇爾爵士?jī)鹤樱ず招獱柋救税l(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)一和土衛(wèi)二)。約翰·赫歇耳在1847年出版的《在好望角天文觀測(cè)的結(jié)果》一書中把這顆新衛(wèi)星命名為“提坦”，提坦在神話中是克羅諾斯（他的羅馬神話的對(duì)應(yīng)者薩圖恩）和他的兄弟姐妹們的統(tǒng)稱。

物理特性

土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，也是太陽系第二大衛(wèi)星，比行星水星的體積大(雖然質(zhì)量沒有水星大)，在太陽系中它的大小只比木星最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三小。但最近的觀測(cè)也顯示濃密的大氣可能使人們過高估計(jì)了泰坦的直徑，如同許多其他的衛(wèi)星一樣，土衛(wèi)六比134340號(hào)小行星（原冥王星）的質(zhì)量和體積都要大。土衛(wèi)六平均半徑2575千米，質(zhì)量1.345×1023千克，平均密度1.880×103千克/立方米。土衛(wèi)六環(huán)繞土星公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)徑為1,221,850千米，偏心率0.0292，軌道平面與土星赤道面的交角為0.33°，公轉(zhuǎn)周期15天22時(shí)41分24秒。土衛(wèi)六的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期相同，這一點(diǎn)與月球類似。土衛(wèi)六有濃密的大氣，主要成分是氮，表面大氣壓力1.5×10?帕斯卡，表面溫度-179.15℃。

土衛(wèi)六質(zhì)量與木衛(wèi)三，木衛(wèi)四，海衛(wèi)一，小行星134340（冥王星）大體類似。土衛(wèi)六一半是水冰一半是固體材料。在多個(gè)不同結(jié)晶狀冰層的3400米下有一個(gè)固體核心。核心內(nèi)部應(yīng)該仍然熾熱。雖然土衛(wèi)五以及其他的土星衛(wèi)星也類似，但土衛(wèi)六的核心密度更大，這是因?yàn)樗w積巨大造成重力壓縮其內(nèi)部造成的。

大氣情況

大氣情況土衛(wèi)六是已知擁有真正大氣層的衛(wèi)星，其他的衛(wèi)星最多只是擁有示蹤氣體.。大氣的存在是1944年首先被杰勒德·柯伊伯（Gerard P. Kuiper）使用光譜望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣的甲烷局部壓力達(dá)到100毫巴。后來，旅行者太空船的觀測(cè)也證實(shí)土衛(wèi)六上擁有大氣，事實(shí)上，土衛(wèi)六的大氣壓比地球還要大一點(diǎn)，星球表面的壓力是地球的1.5倍。土衛(wèi)六表面濃密的云層遮蓋住了它的表面地貌。人們一般認(rèn)為土衛(wèi)六表面是固態(tài)或液體乙烷。從地球的雷達(dá)測(cè)量發(fā)現(xiàn)那里沒有大范圍的乙烷海洋，但是仍然有可能存在小的乙烷湖。后來，科學(xué)家對(duì)卡西尼太空船發(fā)回的照片進(jìn)行研究，認(rèn)為土衛(wèi)六上或許根本不存在液態(tài)甲烷海洋。研究人員曾通過地面望遠(yuǎn)鏡對(duì)土衛(wèi)六進(jìn)行觀測(cè)，他們當(dāng)時(shí)認(rèn)為，種種跡象顯示這一土星衛(wèi)星上可能存在液態(tài)海洋。但是，科學(xué)家們對(duì)得出的結(jié)論仍有疑惑之處，因?yàn)橐郧暗挠^測(cè)顯示土衛(wèi)六表面確有著閃爍的液體反光，尤其是幾年前通過大型無線電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的結(jié)果更證明極有可能存在液體海洋。土衛(wèi)六大氣的98.44%是氮?dú)?，是太陽系中惟一除了地球外的富氮星體，那里還有大量不同種類的碳?xì)浠衔餁堄啵ò淄?、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣）。這些碳?xì)浠衔锉徽J(rèn)為來自于土衛(wèi)六上層大氣中的甲烷。當(dāng)甲烷因?yàn)樘栞椛涠l(fā)生反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生濃密的桔紅色煙云。土衛(wèi)六表面那像是被涂上了一層柏油的有機(jī)物沉淀叫做tholin。土衛(wèi)六沒有磁場(chǎng)保護(hù),所以當(dāng)它有時(shí)運(yùn)行在土星的磁氣層外時(shí)，便直接暴露在太陽風(fēng)之下。這導(dǎo)致大氣電離并在大氣上層釋放出一些分子。

在接近表面時(shí)，土衛(wèi)六的溫度大約是94K(-179.15℃)。水冰在這種溫度下會(huì)升華，所以大氣中會(huì)有少量的水蒸氣存在.土衛(wèi)六表面除了覆蓋全球的迷霧之外也有各種不同的云。云可能是由甲烷，乙烷或簡(jiǎn)單的有機(jī)物組成。其他稀有的復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)是土衛(wèi)六在太空外觀呈現(xiàn)橙色的原因。

2004年11月卡西尼號(hào)飛越過土衛(wèi)六照片中明亮多云的南極,但并未發(fā)現(xiàn)期望的甲烷存在.這令科學(xué)家們困惑,対云成分的相關(guān)研究仍然在進(jìn)行中,人們過去關(guān)于土衛(wèi)六大氣的知識(shí)可能需要重新書寫。

2004年卡西尼號(hào)觀測(cè)大氣的結(jié)果發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣“超級(jí)旋轉(zhuǎn)”，就像金星那樣，其大氣要比表面旋轉(zhuǎn)快很多。

據(jù)美國科學(xué)日?qǐng)?bào)報(bào)道，西班牙格拉納達(dá)大學(xué)和瓦倫西亞大學(xué)的物理學(xué)家們通過分析“惠更斯”探測(cè)器對(duì)土衛(wèi)六的特殊觀測(cè)數(shù)據(jù)，明確地證實(shí)土衛(wèi)六大氣層中存在著雷電風(fēng)暴等自然電活躍性活動(dòng)?？茖W(xué)團(tuán)體認(rèn)為有機(jī)分子、早期生命形式可能形成于行星或衛(wèi)星具有雷電風(fēng)暴的高層大氣層中。

自從1908年，西班牙天文學(xué)家喬西·科馬斯·蘇拉發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六具有大氣層以來，在其他衛(wèi)星上未曾發(fā)現(xiàn)過大氣層的存在。他解釋說，“在土衛(wèi)六上形成著具有傳遞運(yùn)動(dòng)的大氣云層，因此靜態(tài)電場(chǎng)和暴風(fēng)雨?duì)顩r可以形成。依據(jù)俄羅斯生物化學(xué)家亞歷山大·奧帕金的理論和斯坦利·米勒的實(shí)驗(yàn)，土衛(wèi)六具有雷電風(fēng)暴活動(dòng)性的大氣層可能形成有機(jī)物質(zhì)和早期生命形式，該條件下通過釋放電量可從無機(jī)混合物中綜合形成有機(jī)化合物。

表面特征

至2004年，人類對(duì)土衛(wèi)六的表面地圖的了解仍然是非常缺乏了解的。無論如何，人類使用哈勃天文望遠(yuǎn)鏡的紅外線和卡西尼-惠更斯號(hào)拍摂?shù)揭粋€(gè)高亮度，有澳洲大小區(qū)域的圖片。這個(gè)區(qū)域的非正式名稱是''Xanadu Regio''(世外桃源)；沒有人知道那里是什么樣。類似的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、Keck望遠(yuǎn)鏡和甚大望遠(yuǎn)鏡還觀測(cè)到土衛(wèi)六上另外一片大小相近的深色區(qū)域，人們推測(cè)那里可能是液態(tài)的甲烷或乙烷海洋，但卡西尼號(hào)觀測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)可能是其他物質(zhì)?？ㄎ髂崽?hào)還發(fā)回大量土衛(wèi)六高分辨率地貌圖像，其中包括謎一般的線狀條紋，一些科學(xué)家認(rèn)為那可能是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。

2004年11月26日的一次飛越土衛(wèi)六的觀測(cè),發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六光滑的表面上只有很少的沖擊環(huán)形山,這些環(huán)形山在光線的作用下明暗對(duì)比強(qiáng)烈。這大概是土衛(wèi)六烴雨或烴雪落入環(huán)形山或火山噴發(fā)活動(dòng)活躍造成的經(jīng)常地殼重構(gòu)所致。探測(cè)器的分光器發(fā)現(xiàn)亮區(qū)和暗區(qū)發(fā)射的太陽光波長(zhǎng)一樣，這就意味著它們可能由相同的物質(zhì)組成(或者至少是覆蓋著相同的物質(zhì))。至于到底是什么物質(zhì)，人們依然不清楚。人們?cè)Ｍ麘{借探測(cè)器觀測(cè)物體或液體反射光線而發(fā)現(xiàn)的烴湖或烴海并未被探測(cè)到.這使得科學(xué)家懷疑土衛(wèi)六表面可能是完全呈冰狀或泥濘狀態(tài)。

為了更好的了解表面地貌，卡西尼太空船在飛近土衛(wèi)六時(shí)使用了雷達(dá)遙感測(cè)繪技術(shù).傳回的第一張圖片就展現(xiàn)地表是一個(gè)復(fù)雜，崎嶇與平坦并存的區(qū)域.這種地貌看來應(yīng)該是由火山造成的.火山可能噴發(fā)出水和氨水.另外也發(fā)現(xiàn)了一些好像風(fēng)蝕產(chǎn)生的條紋狀地貌。還有一些看起來是已經(jīng)被填平的沖擊環(huán)形山，其中的液體可能是液態(tài)烴。湖中有或沒有什么仍然無法確定。另有一些區(qū)域返回的信號(hào)看來，可能是固體或液體，但其他的解釋仍然存在.土衛(wèi)六看起來真的很光滑，表面沒有高于50米的地貌。

天文學(xué)家認(rèn)為，土衛(wèi)六上分布著眾多由液體甲烷和乙烷構(gòu)成的湖泊，這顆衛(wèi)星的寒冷程度超過南極洲?？茖W(xué)家表示，雖然土衛(wèi)六上更加寒冷，但是它上面的風(fēng)、雨和構(gòu)造過程，使它成為太陽系中與地球最相像的天體。雖然這顆衛(wèi)星低達(dá)零下292華氏度零下180攝氏度的平均表面溫度會(huì)使水始終保持固體狀態(tài)，但是它表面存在液體甲烷和乙烷，這些物質(zhì)可為生命提供一個(gè)棲息地，但沒有氧難被引燃。

觀測(cè)歷史

1655年，荷蘭天文學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯用他自制的新望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)土星，準(zhǔn)備研究土星環(huán)，但讓他驚訝的是，在土星的旁邊赫然有一顆巨大的衛(wèi)星，這就是土衛(wèi)六——泰坦。

1907年，西班牙天文學(xué)家何塞·科馬斯·索拉從望遠(yuǎn)鏡中觀測(cè)到土衛(wèi)六的圓面邊界有陰影，指出這是存在大氣的象征。

1944年，荷蘭裔美國天文學(xué)家杰拉德·柯伊伯用光譜分析儀觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六上存在甲烷氣體。

科學(xué)研究

土衛(wèi)六上存在豐富的有機(jī)化合物和氮等元素，與地球早期生命形成時(shí)的環(huán)境相似。土衛(wèi)六上的氰和烴在一定情況下可生成腈，再被星球上的水冰水解，生成羧酸和胺類物質(zhì)，而這兩者還可以生成具有重大意義的氨基酸。不過，土衛(wèi)六上也存在制約生命存在的重要因素。一是溫度過低，二是尚未發(fā)現(xiàn)液態(tài)水的存在，三是土衛(wèi)六沒有磁場(chǎng)保護(hù)，所以當(dāng)它有時(shí)運(yùn)行在土星的磁氣層外時(shí)，便直接暴露在太陽風(fēng)之下，輻射可能使生命無法存在。

科學(xué)家稱，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六上巨大的碳?xì)浠衔铩氨健焙尚纬善娈惿问健Ｃ绹詈骄值难芯咳藛T表示，這一最新理論或許還能解釋來自這顆衛(wèi)星上的巨大湖泊和海洋的奇怪讀數(shù)。

土衛(wèi)六表面的這個(gè)新湖泊覆蓋面積有1.3萬平方英里（3.4萬平方公里），它位于土衛(wèi)六南極位置，具有部分湖泊特征。自從“卡西尼”探測(cè)器2004年抵達(dá)土星體系，科學(xué)家就致力于研究土衛(wèi)六極地附近甲烷湖泊的特征，該研究證實(shí)了大型寒冷的衛(wèi)星也存在著甲烷雨。

科學(xué)家指出，這種新湖泊只是淺薄的沼澤地，但是觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示當(dāng)暴風(fēng)雨來到時(shí)，湖泊將形成足夠深、奔流向前的液體甲烷。前不久，美國約翰斯－霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家伊麗莎白－圖特爾說：“土衛(wèi)六表面的雷暴模型顯示一次暴風(fēng)雨便可形成數(shù)十厘米深的甲烷雨水。”美國宇航局戈達(dá)德太空研究協(xié)會(huì)研究小組成員托尼－德爾杰尼奧（TonyDelGenio）稱，這項(xiàng)研究是證實(shí)土衛(wèi)六表面存在液態(tài)甲烷的最直接證據(jù)。

圖特爾說：“人們看到土衛(wèi)六上空的這種云層非常類似于地球的云層，同時(shí)人們發(fā)現(xiàn)該區(qū)域表面有液體洪流的跡象?！钡聽柦苣釆W補(bǔ)充指出，“卡西尼”探測(cè)器科學(xué)家在此之前并未注意到這個(gè)新湖泊的形成，當(dāng)時(shí)由于科學(xué)家們意識(shí)到該區(qū)域可能出現(xiàn)大雨，便投入更多的精力觀測(cè)出現(xiàn)大雨的特征，忽視了土衛(wèi)六表面形成新湖泊的跡象。

科學(xué)家非常興奮這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)揭示了土衛(wèi)六的氣候特征變化，當(dāng)2004年“卡西尼”探測(cè)器抵達(dá)土星體系，正值土衛(wèi)六南半球處于夏季，北半球處于冬季，暴風(fēng)云主要聚集形成于土衛(wèi)六南極地區(qū)。季節(jié)正接近于春分，這兒不再有任何南半球暴風(fēng)。德爾杰尼奧說：“暴風(fēng)雨主要集中在中緯度地區(qū)，偶爾會(huì)出現(xiàn)在低緯度地區(qū)?！?/p>

2008年，“卡西尼”探測(cè)器已完成了4年勘測(cè)任務(wù)，計(jì)劃延長(zhǎng)勘測(cè)時(shí)間至2010年。該探測(cè)器現(xiàn)運(yùn)行狀況健康正常，任務(wù)操作員希望今后進(jìn)一步延長(zhǎng)其工作壽命。

圖特爾在約翰·霍普金斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的同事拉爾夫－羅雷茲（Ralph Lorenz）并未直接涉及這項(xiàng)研究，他指出像這樣的研究將有助于人們理想地球氣候變化的特點(diǎn)。他在一封電子郵件中寫道：“土衛(wèi)六大氣層擁有大量的甲烷潮濕氣體，因此在度過漫長(zhǎng)的干旱之后會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的暴風(fēng)雨天氣?！?/p>

2014年10月31日，美國宇航局的卡西尼飛船在土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六的高層大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷云層。

戈達(dá)德空間飛行中心卡西尼項(xiàng)目科學(xué)家，有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的研究論文第一作者卡里·安德森(Carrie Anderson)表示：“甲烷云層竟然能在土衛(wèi)六大氣中如此高的高度上形成完全出乎意料。此前沒有人認(rèn)為這是可能的。”

2012年7月2日消息，據(jù)美國宇航局網(wǎng)站報(bào)道，來自卡西尼探測(cè)器的最新數(shù)據(jù)顯示土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六冰封的地下可能存在一個(gè)液態(tài)水層。有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的論文已經(jīng)被發(fā)表在最新出版的《科學(xué)》雜志上。

論文第一作者，卡西尼項(xiàng)目組成員，意大利羅馬第一大學(xué)的盧西亞諾·列斯(Luciano Iess)說：“卡西尼探測(cè)到土衛(wèi)六大幅度的潮汐起伏，這幾乎必然讓人得出其地表下方存在一個(gè)隱匿著的海洋的結(jié)論?！彼f：“對(duì)于水的搜尋是太陽系探測(cè)行動(dòng)的一項(xiàng)重要目標(biāo)，而現(xiàn)在我們又鎖定了一個(gè)新的，可能富含水的天體目標(biāo)?！?/p>

讓科學(xué)家們做出此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的是潮汐變形現(xiàn)象。土星的巨大引力會(huì)讓土衛(wèi)六不斷發(fā)生拉升或擠壓變形。如果土衛(wèi)六完全是由固態(tài)巖石組成的，那么來自土星的引力會(huì)造成其地表隆起，形成所謂的“固體潮”，其高度應(yīng)為3英尺(約合1米)左右。然而卡西尼號(hào)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示這一隆起高達(dá)30英尺(約合10米)。這一數(shù)據(jù)暗示土衛(wèi)六這顆星球并非完全由固態(tài)的巖石物質(zhì)組成。

起先科學(xué)家們并無把握卡西尼號(hào)能否探測(cè)到由土星引力引起的潮汐隆起。然而卡西尼探測(cè)器竟然做到了，它在2006年2月27日至2011年2月18日期間先后6次近距離飛越土衛(wèi)六，在此期間對(duì)土衛(wèi)六的重力場(chǎng)進(jìn)行精確測(cè)量。這些重力場(chǎng)數(shù)據(jù)，加上美國宇航局深空網(wǎng)(DSN)的協(xié)助，最終精確地給出了土衛(wèi)六表面潮汐隆起的大小數(shù)值。

薩米·阿斯瑪(Sami Asmar)來自美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)，同時(shí)也是卡西尼項(xiàng)目組成員，她說：“我們進(jìn)行了超高精度的測(cè)量工作，很幸運(yùn)的是卡西尼號(hào)探測(cè)器和深空網(wǎng)天線之間保持了非常穩(wěn)定的聯(lián)系。土衛(wèi)六在土星引潮力下形成的潮汐隆起，相比其它巨行星，如木星的一些衛(wèi)星上所形成的潮汐隆起而言并不顯著。然而在缺乏實(shí)地鉆探條件的情況下，重力場(chǎng)數(shù)據(jù)已經(jīng)是我們能夠獲知土衛(wèi)六內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最好方法了?！?/p>

要形成實(shí)測(cè)值大小的潮汐隆起效應(yīng)，土衛(wèi)六地下的海洋層不必很厚很深。一個(gè)位于其堅(jiān)硬的可變形外殼和內(nèi)部巖石地幔層之間的液態(tài)水層就可以讓土衛(wèi)六在圍繞土星周圍運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)如觀察值所反映的那種隆起或壓縮現(xiàn)象。由于土衛(wèi)六地表主要是由水冰組成的，這在外太陽系衛(wèi)星中十分常見，科學(xué)家們相信土衛(wèi)六的海洋主要成分也應(yīng)該是液態(tài)水。

在地球上，來自月球和太陽的引力作用會(huì)在地表海洋上引起潮汐。在開闊的海域，這一隆起數(shù)值可達(dá)2英尺(約60厘米)。來自月球和太陽的引力也會(huì)造成地殼中形成固體潮，其幅度約為20英寸(50厘米)。

在土衛(wèi)六表面下方存在液態(tài)海洋這一點(diǎn)本身并不能構(gòu)成這里可能存在生命的結(jié)論。科學(xué)家們傾向于認(rèn)為只有當(dāng)液態(tài)水跟巖石之間存在直接接觸時(shí)生命才更有可能出現(xiàn)。而我們尚無法確認(rèn)這一海洋的海底是否是由巖石構(gòu)成的。

這一探測(cè)結(jié)果對(duì)于揭開土衛(wèi)六上的甲烷持續(xù)補(bǔ)給之謎具有重要意義。在土衛(wèi)六大氣中甲烷含量非常豐富，然而研究人員認(rèn)為甲烷在大氣中應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的，如果土衛(wèi)六大氣能長(zhǎng)期保持豐富的甲烷含量，那么就必定存在一個(gè)能持續(xù)供應(yīng)甲烷物質(zhì)的來源。

喬納森·魯寧(Jonathan Lunine)是美國康奈爾大學(xué)的卡西尼項(xiàng)目成員，他說：“土衛(wèi)六地下存在液態(tài)水層的發(fā)現(xiàn)非常重要，因?yàn)槲覀兿Ｍ芾斫饧淄槭侨绾伪淮鎯?chǔ)在土衛(wèi)六內(nèi)部的，以及這些儲(chǔ)存的甲烷又是如何被釋放出來的?！彼f：“這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)橥列l(wèi)六所有的不同尋常之處都和豐富的甲烷含量有關(guān)，但是其大氣中的甲烷氣體早就應(yīng)該在地質(zhì)學(xué)意義上的短時(shí)間內(nèi)被破壞了?！?/p>

設(shè)想一個(gè)液態(tài)水構(gòu)成的地下海洋，其中充滿了氨，這些氨水沿著裂隙和孔隙上升到地表層，釋放出冰層中的甲烷氣體。與此同時(shí)這樣一個(gè)地下海洋也可以作為甲烷儲(chǔ)備池。

2012年10月22日消息，根據(jù)美國宇航局卡西尼號(hào)探測(cè)器發(fā)回的最新圖像，科學(xué)家們?cè)谕列亲畲蟮男l(wèi)星土衛(wèi)六上辨認(rèn)出一些巨大的高溫穹窿形構(gòu)造。這很像烘烤面包時(shí)看到的情況，當(dāng)進(jìn)行烘烤時(shí)，面包的表皮會(huì)凸起并開裂?，F(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)為在這顆土星最大的衛(wèi)星上，正在發(fā)生相類似的情形。

此前科學(xué)家們?cè)诮鹦潜砻嬗^測(cè)到過相似的地形，在金星表面一座名為庫納皮皮(Kunapipi)的火山山頂，探測(cè)器拍攝到一個(gè)直徑大約20英里(約合30公里)的穹窿狀凸起。研究人員也相信，在土衛(wèi)六表面觀測(cè)到的一條長(zhǎng)約70公里的狹長(zhǎng)裂谷也是由于下部物質(zhì)受熱上涌引起的地表開裂，這種上涌的物質(zhì)有可能是巖漿。

美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)卡西尼項(xiàng)目組雷達(dá)設(shè)備科學(xué)家羅斯里·羅普斯(Rosaly Lopes)表示：“這種穹窿形構(gòu)造是此前我們從未在土衛(wèi)六上觀測(cè)到過的，這顯示，即便是在長(zhǎng)達(dá)8年的探測(cè)之后，這顆星球仍在持續(xù)地給我們帶來驚喜?！?/p>

這種獨(dú)特的構(gòu)造地形可能和地球上的巖蓋相類似，所謂巖蓋就是指上升入侵的熔巖冷凝形成的。美國猶他州境內(nèi)的亨利山便是這種地貌的典型代表。而這張顯示穹窿構(gòu)造的圖像是由卡西尼號(hào)探測(cè)器在2012年5月22日使用雷達(dá)設(shè)備拍攝的。

另外一個(gè)由艾倫·斯托芬(Ellen Stofan)領(lǐng)銜的卡西尼科學(xué)家小組對(duì)土衛(wèi)六南半球的雷達(dá)圖像進(jìn)行了仔細(xì)審視du，并在這里發(fā)現(xiàn)了古代海岸線的痕跡。土衛(wèi)六是除了地球之外唯一一個(gè)被確認(rèn)擁有穩(wěn)定液體存在其表面的星球，盡管這些液體并不是水，而是碳?xì)浠衔铩?/p>

人們還只在土衛(wèi)六的北半球觀測(cè)到廣闊海洋的存在。但對(duì)卡西尼探測(cè)器在2008~2011年之間所收集探測(cè)數(shù)據(jù)的分析顯示在土衛(wèi)六南極附近也曾一度存在廣闊的淺海區(qū)域。

斯托芬博士和她的同事們?cè)谕列l(wèi)六南半球識(shí)別出兩個(gè)已經(jīng)干涸或大部已經(jīng)干涸的海洋的痕跡。其中一個(gè)這樣已經(jīng)干涸海洋的面積可能曾一度達(dá)到475x280公里的大小，深度可能達(dá)到數(shù)百英尺。土衛(wèi)六南半球面積最大的湖泊安大略湖(Ontario Lacus)正位于一個(gè)干涸的海洋范圍之內(nèi)，看起來似乎是曾經(jīng)的汪洋大海僅剩的一部分水域。

而另一個(gè)由卡西尼雷達(dá)小組成員，加州理工的奧迪德·安羅森(Oded Aharonson)博士領(lǐng)銜的研究小組則認(rèn)為土衛(wèi)六正在經(jīng)歷和地球的米蘭科維奇周期相類似的長(zhǎng)期變化，這是由于軌道運(yùn)行方面表現(xiàn)出來的長(zhǎng)期規(guī)律性變化引起的結(jié)果。這種長(zhǎng)期的氣候性變化將導(dǎo)致土衛(wèi)六地表的液體在其南北半球之間來回遷移。根據(jù)這一模型，土衛(wèi)六的南半球在大約5萬年前應(yīng)當(dāng)曾經(jīng)擁有面積廣闊的巨大海洋。

斯托芬博士表示：“土衛(wèi)六表面的海洋正是孕育前生命化學(xué)環(huán)境的現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)室，并且我們還知道它正以大約10萬年為周期在南北半球之間進(jìn)行遷移。”他說：“我很想仔細(xì)查看一下土衛(wèi)六北半球的海洋以及南半球已經(jīng)干涸的海洋遺跡，來了解一下這些前生命化學(xué)演化究竟已經(jīng)進(jìn)行到了何種地步?！?/p>

卡西尼小組已經(jīng)基本證實(shí)了土衛(wèi)六北半球海洋體系的穩(wěn)定性。他們?cè)谶^去一整個(gè)土衛(wèi)六季節(jié)中(即地球上大約6年)一直對(duì)這里的海洋進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)視。而此次發(fā)布的拍攝于2012年5月22日的這張圖像中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)北半球的湖泊岸線并未發(fā)生改變，這說明北半球的湖泊并非季節(jié)性事件。相比之下，2010年的一場(chǎng)暴風(fēng)雨之后，土衛(wèi)六赤道附近出現(xiàn)了明顯的變暗色區(qū)域。

人們一直認(rèn)為土衛(wèi)六是太陽系中最大的衛(wèi)星，并取名為泰坦。在希臘神話里，泰坦是一個(gè)巨人家族。土衛(wèi)六是科學(xué)家認(rèn)為的太陽系除地球外最有可能存在生命的星球。它是太陽系唯一擁有濃厚大氣層的衛(wèi)星。與地球不同的是，地球的大氣層主要由氮?dú)夂脱鯕饨M成，而土衛(wèi)六的大氣層則主要是甲烷。而且，濃密的大氣反射了大部分的光線，造成反溫室效應(yīng)，使得土衛(wèi)六的地表十分寒冷，溫度只有零下180攝氏度，不可能有液態(tài)水存在。但是2005年兩個(gè)科學(xué)家研究小組提出，外星微生物或許生存在泰坦湖泊的液態(tài)碳?xì)浠衔锢?。科學(xué)家表示，乙炔在泰坦大氣層形成，下降到泰坦表面。外星微生物吃下乙炔，同氫氣發(fā)生化合作用，來獲取能量。

此后，泰坦表面發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個(gè)湖泊，科學(xué)家認(rèn)為其中充滿了液態(tài)乙烷和甲烷混合物。不過由于沒有探測(cè)飛船對(duì)泰坦湖泊直接取樣，沒有人知道其中的乙炔具體含量。1989年有科學(xué)家估計(jì)，泰坦湖泊中的碳?xì)浠衔镆后w內(nèi)乙炔的含量?jī)H為萬分之幾。

由法國雷恩國立高等化學(xué)學(xué)院丹尼爾·考迪爾領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組對(duì)泰坦湖泊乙炔含量進(jìn)行了新計(jì)算。他們根據(jù)探測(cè)土星系的卡西尼－惠更斯任務(wù)新近獲得的數(shù)據(jù)，做出最新估計(jì)稱泰坦湖泊含有更多的乙炔。如果泰坦上存在外星生物，湖泊內(nèi)的乙炔足以為任何饑餓的外星生物提供食物。2005年，卡西尼號(hào)攜帶的“惠更斯”號(hào)子探測(cè)器，在充滿液態(tài)甲烷的土衛(wèi)六上登陸。“惠更斯”當(dāng)時(shí)在在土衛(wèi)六工作24小時(shí)，重點(diǎn)探測(cè)土衛(wèi)六上可能存在的生命跡象。

存在生命跡象

據(jù)美國太空網(wǎng)報(bào)道，在過去30年里，科學(xué)家已知道一種叫做索林斯(tholins)的復(fù)雜碳化合物存在于彗星和太陽系其他行星的大氣層中，理論上，索林斯可以與水進(jìn)行叫做水解的化學(xué)反應(yīng)，從而制造出類似于地球早期階段的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)。

在地球上，復(fù)雜有機(jī)分子被認(rèn)為是生命形式出現(xiàn)的早期階段，比如被稱為生命起源前的混合物。土衛(wèi)六是土星最大的一顆衛(wèi)星，它主要是由冰物質(zhì)構(gòu)成的。許多冰在隕星碰撞或地下活動(dòng)中可能融化，生成“冰火山”噴射出包括混合氨氣和水的“巖漿”。

是否形成于土衛(wèi)六大氣層中的索林斯通過隕星碰撞或冰火山與液態(tài)水臨時(shí)性反應(yīng)，在水凍結(jié)之前生成潛在的生命起源前有機(jī)分子？沒有科學(xué)家可以準(zhǔn)確地進(jìn)行解釋。

美國亞利桑那州大學(xué)行星科學(xué)系研究生凱瑟琳·尼什在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了為期多天的研究，她在近冰凍溫度條件下通過水解形成類似索林斯的物質(zhì)。她將這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在《天體生物學(xué)》雜志上。暴露在土衛(wèi)六上的液態(tài)水被認(rèn)為持續(xù)存在數(shù)百至數(shù)千年，像這樣的固態(tài)冰融化成液態(tài)水的反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生。很可能類似這樣的反應(yīng)同樣發(fā)生于早期地球。

在實(shí)驗(yàn)室里，尼什在低溫放電狀態(tài)下將5%甲烷和95%氮混合形成類似索林斯的一種有機(jī)混合物質(zhì)，她將這種索林斯樣本融解在水中，然后放置在40攝氏度水環(huán)境中避免出現(xiàn)冷凍，進(jìn)而測(cè)量其水解混合的比率。結(jié)果顯示，10%索林斯形成了有機(jī)混合物，它與水中的氧發(fā)生反應(yīng)，形成了復(fù)雜的有機(jī)分子。

當(dāng)尼什的研究報(bào)告發(fā)表在科學(xué)期刊上時(shí)，她的理論也遭到了批判。瑞塞勒理工學(xué)院研究員教授詹姆士·費(fèi)里斯從事土衛(wèi)六大氣層化學(xué)性質(zhì)研究許多年，他指出尼什的研究存在著“缺陷”，其原因是她使用放電方法形成索林斯，然而土衛(wèi)六大氣層很可能是通過紫外光線和帶電輻射粒子形成索林斯的。

費(fèi)里斯使用紫外光線混合了類似土衛(wèi)六大氣層中的氣體進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他說，“放電所形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紫外線光分解不一樣，因此其水解時(shí)間也完全不相同。許多光化學(xué)進(jìn)程形成的碳?xì)浠衔锊⒉慌c水發(fā)生反應(yīng)?！?/p>

尼什對(duì)此作出反應(yīng)，她指出，電子或等離子的釋放意味著模擬帶電粒子的交互作用。她贊同費(fèi)里斯所說的紫外光線輻射形成索林斯更像土衛(wèi)六大氣層中的薄霧。但是她認(rèn)為這樣形成的化合物多數(shù)不與水發(fā)生反應(yīng)。

她承認(rèn)自己的研究工作并不是理想的呈現(xiàn)土衛(wèi)六大氣層的化學(xué)特性，她說，“形成在低壓狀態(tài)下的索林斯要比高壓狀態(tài)下更像土衛(wèi)六薄霧，你可以在低壓狀態(tài)使用紫外光線制造索林斯，但不能在低壓狀態(tài)下使用等離子釋放制造索林斯。我們實(shí)驗(yàn)所需的大量索林斯必須通過放電技術(shù)來制造，通過紫外光線光分解只能生成一小部分?！?/p>

尼什的這項(xiàng)研究并不能完整地表現(xiàn)出土衛(wèi)六行星的化學(xué)性質(zhì)，該研究表明類似的化學(xué)反應(yīng)在液態(tài)水環(huán)境中可生成顯著數(shù)量的有機(jī)混合物。在土衛(wèi)六表面，生命起源前分子可能存在于碰撞隕坑和冰火山的融化水中，類似這樣的進(jìn)程很可能發(fā)生于地球早期生命孕育階段，那時(shí)的早期地球大氣層還未出現(xiàn)顯著數(shù)量的氧氣。

生命存在

土星的大衛(wèi)星土衛(wèi)六擁有太陽系中神奇的表面環(huán)境，充滿液態(tài)甲烷和碳?xì)浠衔锏氖澜缈赡艽嬖谟腥さ纳?。美國康奈爾大學(xué)天體生物學(xué)家和化學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六在許多方面是地球的孿生兄弟，土衛(wèi)六是太陽系最大的衛(wèi)星，比水星還大，表面的大氣壓力比地球要高一點(diǎn)，而且也有大氣。更重要的是，土衛(wèi)六時(shí)太陽系除地球外唯一一顆擁有表面液態(tài)物質(zhì)的星球，卡西尼探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六上的湖泊和河流，甚至在土衛(wèi)六的極地地區(qū)，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)最大的湖泊。

土衛(wèi)六大氣中存在復(fù)雜的有機(jī)分子，科學(xué)家認(rèn)為這是生命的基石，于是科學(xué)家猜想土衛(wèi)六的液態(tài)甲烷世界中可能有怪異的生物，比如能夠在零下180攝氏度的環(huán)境中生存，利用液態(tài)烷烴作為能量來源。這一猜想的根據(jù)來自卡西尼探測(cè)器對(duì)土衛(wèi)六的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)液態(tài)甲烷的環(huán)境有可能出現(xiàn)奇怪的生物，康奈爾大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)，磷脂分子的形成是地球生命出現(xiàn)的重要一個(gè)步驟，而土衛(wèi)六的環(huán)境有助于磷脂分子的出現(xiàn)。

土衛(wèi)六上如果存在生命，那幾乎肯定是擁有細(xì)胞膜的細(xì)胞個(gè)體，卡西尼號(hào)飛船數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣中存在非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，丙烯腈可能是土衛(wèi)六生命細(xì)胞膜中的基礎(chǔ)物質(zhì)，目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以在土衛(wèi)六的環(huán)境下模擬產(chǎn)生此類物質(zhì)。因此丙烯腈膜可能是土衛(wèi)六生命的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，計(jì)算化學(xué)仿真結(jié)果表明其能夠適應(yīng)土衛(wèi)六上的環(huán)境。為了進(jìn)一步證明土衛(wèi)六是否存在生命，我們應(yīng)該派遣一艘探測(cè)器前往土衛(wèi)六的甲烷海洋，或許這是最直接的證明方式。

宜居星球榜首

行星宜居度指數(shù)則考慮一組完全不同的因素，如星球表面究竟是巖質(zhì)的還是冰凍的、星球是否有大氣層、是否有磁場(chǎng)等。

設(shè)計(jì)出行星宜居度指數(shù)和地球相似度指數(shù)兩大指標(biāo)體系，對(duì)可能存在外星生命的星球進(jìn)行可能性排序。兩類指標(biāo)體系分別為行星宜居度指數(shù)和地球相似度指數(shù)。根據(jù)科學(xué)家們的評(píng)估結(jié)果，土星最大衛(wèi)星土衛(wèi)六和系外行星Gliese 581g分別位居兩大指標(biāo)宜居星球排行榜之首，被認(rèn)為是最宜居的外星世界。系外行星Gliese 581g位于天秤座內(nèi)，距離地球大約20.5光年。科學(xué)家們的研究成果發(fā)表于《天體生物學(xué)》雜志之上。