土衛明星　“恩克拉多斯”

張唯誠

1789年，英國天文學家威廉·赫歇爾發現了土星的一個衛星——土衛二，并將它名命為“恩克拉多斯”。“恩克拉多斯”是古希臘神話中的一個巨人，因敗于宙斯而被雅典娜埋葬在了埃特那山下。然而，土衛二徒有其名，它并不是“巨人”，直徑只有約500千米，在太陽系的衛星中算不上大個頭。1981年，“旅行者號”探訪土星，拍下了土衛二的照片，只見土衛二上冰層覆蓋，山嶺縱橫，偶見溝槽、凹坑和破碎的冰原，表面極為荒涼。可是20多年后，這個不起眼的星體卻引起了科學家們的極大興趣。

“卡西尼號”的奇遇

當2005年2月，“卡西尼號”土星探測器飛掠了這顆星球后，天文學家們便開始對它刮目相看了。一般認為，像土衛二這樣的小天體不會有大氣，因為它小，所以引力就弱，不足以吸引住大氣，但“卡西尼號”卻探測到土衛二的磁場有扭曲現象，這表明這顆小衛星有自己的大氣層，磁場發生扭曲是大氣層中帶電氣體分子干擾的結果。科學家們猜測，土衛二可能擁有自己的大氣來源，它內部的逸出物質為它構建了一個大氣層。假若一個小天體擁有自己的大氣來源，形成一個稀薄的大氣層也是有可能的，雖然這種可能性不高。

當年的3月和7月，“卡西尼號”又對土衛二作了兩次飛掠，那時它離土衛二靠得很近，最近時只有168千米，“卡西尼號”用它的照像機拍下了非常清晰的照片。人們看到，土衛二的南極是一個地質活躍的熱點地區，那里有一片虎紋狀的地形，長達128千米，寬40千米。令人驚訝的是，那種虎紋狀地形的裂縫里正在不斷噴射著間歇泉，似是一些水蒸氣和冰屑的混合物，它們被一直噴射到了430千米以外的高空，這個高度和土衛二的直徑相差無幾了。

這個意想不到的發現令科學家們非常興奮，它使土衛二成了“卡西尼號”的重要探測目標。科學家相信“卡西尼”號發現了一個最奇異的天體，它很可能是太陽系中一個最有希望存在生命的地方。

太陽系尋水

探測表明，間歇泉中混合著甲烷、丙烷、乙炔和二氧化碳等物質，這些物質夾帶著大量氣體源源不斷地逸出地表形成了稀薄的大氣層。問題是，土衛二的表面異常寒冷，怎么會出現這種含有水蒸氣的間歇泉呢?人們能夠想到的理由就是液態水，科學家認為，土衛二冰下的溫度可能很高，那里極有可能隱藏著大量的液態水。

在太陽系里尋找液態水是太空探測的一個重要目的，因為它是生命存在的必要條件。自20世紀60年代起，科學家們便抱著這個目的向太陽系中的多個星球和它們的衛星源源不斷地發射了各種各樣的探測器，金星、火星、木星和土星的衛星均在此列，但結果總是希望夾帶著失望，而且失望的成分時常更多。2005年1月，“惠更斯號”探測器又一次帶著希望脫離母船“卡西尼號”飛向土衛六。在土星的衛星中，土衛六才是“巨人”，它直徑達5150千米，是土星最大的衛星，但人們關注它并不是因為它的個頭大，而是它有水氣豐沛的大氣。當“惠更斯號”著陸土衛六的時候，它的減速降落傘穿過了潮濕的云層，照像機攝下了河道、海灘和類似島嶼的圖像，最后才穿過濃密的霧團，落在了一片泥濘的地面上。從“惠更斯號”發回的照片上看，探測器似乎落在了一條空曠的河道附近，河道里似乎不久前還流淌過液體，一些小巖石散布在地上，它們很光滑，渾圓的模樣很像地球上河流旁邊常見的石頭。整個著陸過程和拍下的照片給人最深刻的印象是：土衛六上有水。然而土衛六上的“水”和地球上的水不一樣，它有4個氫原子和1個碳原子，這種東西在地球上被稱為“甲烷”，它在地球的環境中是氣體，但在土衛六上卻是液體，原因就在于這顆星球的表面溫度為零下180攝氏度，在那種溫度下，甲烷變成了液體，它們像水一樣地流動。

人們又一次失望了，土衛六上的“水”徒有其表。然而土衛二會怎樣呢?它能給天文學家們帶來新的希望嗎?令人疑惑不解的是，土衛二的直徑只有500千米，是月球直徑的七分之一，如此小的天體怎么能噴射出如此豐沛的水蒸氣和冰粒呢?人們知道海衛一有夾雜著液氮、灰塵或甲烷的噴泉；木衛一有壯觀的火山；木衛二有平整的冰面，冰下可能隱藏著浩瀚的海洋，但那幾顆衛星是較大的天體，而土衛二如此之小，它怎么會如此活躍而又強勁有力呢?

小小的“恩克拉多斯”成了天文學家們心中的一個巨大的謎。

“恩克拉多斯”之謎

通常情況下，行星和衛星的最熱部分應該在赤道附近，而兩極應該很寒冷，因為那里的太陽光照是傾斜的，就像地球一樣。然而令人費解的是，土衛二上的“熱點”卻是在南極，探測表明，土衛二赤道附近的溫度是零下193攝氏度，而南極的平均溫度為零下187攝氏度，至于有“虎紋”的地方則更加溫暖。行星科學家、“卡西尼號”指揮小組成員約翰·斯賓塞說，“這種情況令人震驚，就仿佛我們發現南極洲比撒哈拉沙漠還要溫暖一樣。”

可以對其作出解釋的理論就是土衛二有一個內部的熱源，例如地下的熔巖等，它延伸到南極地表的附近，把那里加熱了。事實上，土衛二離太陽14億千米，太陽光非常微弱，對它的影響的確并不大。有科學家還猜測，土衛二可能曾經發生過一次大翻轉，由于星體物質的運動，在土衛二的內部有一塊較輕的物質慢慢上浮，導致自轉軸傾斜從而引起了整個星體發生翻轉，最終形成了這種熱量分布的“怪現象”。

即使土衛二有一個地下的熱源，土衛二的表面還是太冷，在這樣的溫度下存在液態水依然是不可思議的。因此，假若土衛二上存在液態水，那么那些水必定來自它的表層之下。科學家推測，那些液態水可能距地表不遠，它們受到地下更深處熱源的加熱后把水蒸氣連同冰塊和其他物質一齊噴發了出來，于是形成了蔚為壯觀的間歇泉。‘

不過事情至此，土衛二的謎團并沒有最終解開，更令科學家們傷腦筋的是他們必須解釋土衛二內部的熱量是如何產生的。關于這個問題，現有多種解釋，一種認為它產生于上層冰和下層巖石的擠壓；另一種認為，它來自于放射性元素的衰變，衰變釋放了熱量，熔化了土衛二的內核，并在其冰下造就了一個海洋；還有人認為熱量來自潮汐摩擦力，這種力量使“虎紋”邊緣摩擦生熱。究竟哪種觀點正確還有待進一步的考察。2007年5月，美國科學家在《自然》雜志上發表文章說，它們在分析了“卡西尼號”傳回的照片后發現，那些“虎紋”很像地球上的地質斷層與地面交界處的斷層線。他們說，土衛二繞土星運行的軌道是一個非常扁的橢圓，這種運行方式會使它表面的冰層沿著斷層線的方向移動，在移動過程中，摩擦碰撞產生的熱造就了大量蒸氣，蒸

氣的壓力達到一定程度時便將斷層里的冰塊推出，從而形成了間歇泉似的冰噴泉現象。

“明星”出世

所有的推測都有待科學的證實，科學家們期待著“卡西尼號”有更多的發現。2008年3月12日，“卡西尼號”再一次近距離飛掠土衛二，從距其表面50千米的高空掠過。“卡西尼號”發現噴射物中的水汽密度很大，夾雜著大量的冰粒，有一些或簡單或復雜的有機物，如一氧化碳、二氧化物、甲烷和丙烷，這些有機分子能演化成更為復雜的化合物，在地球上，這些化合物的結合最終促成了生命的誕生。3月21日，科學家在《科學》雜志上發表文章說，“卡西尼號”提供的數據表明，土衛二地表之下很可能存在著一個由水和氨構成的液態海洋。

8月11日，“卡西尼號”再度飛越土衛二，這一次，它距土衛二表面只有48千米。趁此機會，“卡西尼號”拍下了土衛二南極虎紋狀地形的特寫照片，間歇泉就是從那些“虎紋”中的噴射口里噴出的。眾所周知，生命的存在需要水和熱量，而這二者在土衛二上都已具備，加上有機化合物，土衛二上產生生命的各種元素都具備了。

事實上，土衛二不僅是一個在存在生命方面令人充滿期待的星球，它同時也對整個土星系統施加著影響，是一顆充滿能量和影響力的星球。2008年6月，科學家發表研究報告說，他們在土星上發現了一種昏暗的極光，而這種極光很有可能也兆因于土衛二上的噴出物，他們估計這個小星球每秒鐘向土星軌道噴射100千克物質，從而造就了土星的“第二種極光”。除此以外，土衛二噴出物中的一部分還紛紛進入到土星的光環里，從“卡西尼號”拍攝的照片中人們看到，土衛二就運行于土星最外層環的E環中，E環呈藍色，由稀疏的物質微粒組成，人們認為E環的粒子就來自土衛二。

在2008年11月的一期《自然》雜志上，美國航天局噴氣推進實驗室的科學家發表了他們對土衛二間歇泉的最新研究結果，他們對“卡西尼號”拍攝的圖片進行了分析后得出結論說，那些噴出物的速度非常高，甚至超過了音速，達到每小時2100千米，假若沒有地下的液態水，噴出物很難達到這樣的速度，這表明這顆衛星也許的確蘊含著一個地下的水庫。科學家期待著“卡西尼號”對土衛二的再一次飛掠，那可能也是這顆探測器對土衛二的最后一次飛掠，時間定在2010年5月18日。

在太陽系的衛星中，土衛二是已知的最亮的衛星，其反射率達90％，而現在，它又繼火星、土衛六這類星球之后脫穎而出，被看為是一個最有希望存在生命體的地方，小小的“恩克拉多斯”真要成為太陽系中的一顆萬眾矚目的“明星”了。(文章代碼：0207)

責任編輯龐云