土衛六

夏天正在臨近，厚厚的霧氣在空中漂浮，暴雨襲來，久旱的土地迎來少見的雨水……這是一幅多么熟悉的風景啊！但這一幕發生在距地球超過10億千米的地方——土衛六。土衛六被認為是整個太陽系中最像地球的地方。以前，人們對它知之甚少，是一艘名為“卡西尼”的土星探測器為我們帶來了大量有關土衛六的知識。“卡西尼號”于2004年抵達土星，其間飛臨土衛六幾十次，并將一個名為“惠更斯”的著陸器釋放到了土衛六上。

“怪異行星的樣本”

土衛六看起來的確很像地球，但它非常寒冷，昏暗。那里的石頭由水冰組成，湖水由碳氫化合物組成。土衛六的表面溫度為零下180℃，活脫就是一個“太空冰箱”，人們至今沒有在那里找到可以得到證實的生命跡象也便不足為奇了。但土衛六又是活躍的，它的大氣和地表風景時刻發生著變化：云在霧氣中浮動，甲烷雨落下后沿著河流一樣的水道流進淺湖中，巨大的“沙丘”分布在赤道附近，看上去像撒哈拉沙漠，那組成“沙丘”的物質是暗色的，很像瀝青，而不是沙子。土衛六是一個離奇的世界，行星科學家們稱它為“地球的原型，怪異行星的樣本”。

土衛六又名泰坦，1655年荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯發現了它。在希臘神話中，泰坦是一個獨眼巨人，而在太陽系的衛星中，土衛六也的確堪稱“巨人”，它的直徑達5150千米，比水星還大，是土星最大的衛星。它還一直被認為是太陽系中最大的衛星，直到后來查明了木衛三的直徑后，人們才發現它的個頭次于木衛三，在太陽系的衛星中位列第二。

2004年12月25日，“惠更斯號”脫離“卡西尼號”飛向土衛六。次年1月14日，“惠更斯號”著陸土衛六，它最終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，它們光滑、渾圓的模樣很像地球上河流旁邊常見的石頭。

橙色霧靄

假如置身土衛六上，你會看到一種濃密的橙色霧靄，非常像地球上的煙霧污染。事實上，它的產生過程與地球上的煙霧污染也的確相同，那就是空氣中的光化學反應。在地球上的一些大工業城市中，煙霧來源于低層大氣中氧、氮和碳氫化合物在陽光作用下發生的化學反應；但在土衛六上，這樣的光化學反應開始于大氣的頂層。在那里，紫外線和宇宙射線的作用引發了甲烷和氮分子之間的化學反應，從而生成了碳氫化合物和氰化物，這些物質在下降過程中進一步發生化學反應并最終生成了一種復雜的化合物，科學家們稱之為“索林斯”。索林斯是一種大而復雜的有機分子，是有機生物分子的前身，不過人們對它的了解還相當少。

當索林斯降到大氣的低處時，它們便形成了一個很厚的層面，這個層面會阻擋太陽紫外線，影響大氣環流和氣候變化。再接下來，它們中的粒子進一步增長并且終于在接近地表處的由氮和甲烷組成的大氣中穩定了下來。索林斯也可能曾經降落在早期的地球上，但它們并沒有像在土衛六上那樣“定居”下來，因為地球上的氧在大約20億年前就變得豐富起來，索林斯遭到了破壞，便從地球上消失了。

按理說，土衛六大氣層中的甲烷應該在1500萬年前就被光化學反消耗殆盡了，但奇怪的是這種事并沒有發生，所以土衛六如何維持它的大氣層還是一個謎，也許它還擁有正在噴發著甲烷的間歇泉和火山，只是“卡西尼號”尚沒有發現它們。

“春天的甲烷雨”

在“卡西尼號”探訪土星之前，人們認為土衛六上有大片湖泊，但“卡西尼號”的探測顯示，土衛六上的湖泊面積只占地表面積的很小部分，且大多集中在極地地區。“卡西尼號”還發現了一些“河道”，如2012年9月，“卡西尼號”拍攝了一條長達400千米的河道，河道中的液態碳氫化合物一直流入位于土衛六北極地區的一個名為“麗姬婭”的湖中。科學家們推測，土衛六的表面很像美國西南部的沙漠地區，那里的河床在一年的大多數時間里是干涸的，只有在雨季才會有水。

盡管人們沒有直接看到土衛六上降雨的情景，但“卡西尼號”似乎向人們提供了土衛六上有降雨的非常誘人的證據。比如，它曾發現在靠近沙漠的地方有一些蜿蜒曲折的水道，某一時期那些地方變暗了，幾個星期后那里的地表又恢復了原狀。這個發現很有理由讓科學家

們產生聯想，他們認為是一場“春天的甲烷雨”打濕了那里的地表，然7QFBtPHFB+XeV6xsEqQI1OHY8uPTtauZHP7+VQ4RbQ4=后那些“水”又蒸發或者流失掉了。科學家還推測，土衛六上的雨滴和地球上的雨滴非常像。不過在土衛六上，由于引力更弱，那些雨滴可能更大，降落的速度也更慢，其中的一些甚至在穿越干燥的下層大氣時就被蒸發掉了，根本就到達不了地面。

有機會造訪土衛六的人在下雨天會看到怎樣一幅情景呢？土衛六厚厚的霧靄將絕大多數陽光遮擋住了，只有波長更長的紅光能夠照亮地面。假若陽光透過甲烷雨的雨滴折射出一道彩虹來，那人們看到的將是由不同的紅色組成的彩虹，而不是七彩彩虹。

“湖水”之謎

土星繞太陽運行一周需要29.5年，隨著土星的運行，土衛六上的季節也隨之發生緩慢的變化。自“卡西尼號”抵達土星以來，土衛六已越過它的春分點，正等待著夏季的來臨。

土衛六上的湖泊隱藏著不少秘密。首先是湖泊中的“水”究竟有多少就很難判斷，因為它們的深度難以琢磨。在湖中，碳氫化合物的混合物質使土衛六的“水”的循環變得十分復雜，這也是科學家們很感興趣的一個問題。“卡西尼號”已經證明，南半球的安大略湖中有乙烷，而甲烷雨應該也會落到湖中，但甲烷比乙烷和丙烷不穩定得多，所以它們大概蒸發得最快，于是便把更重的碳氫化合物留在湖中。法國科學家通過計算機模擬，綜合“卡西尼號”的觀測數據研究了湖中的物質組成，結果顯示，兩極地區的湖泊中，乙烷大約占四分之三，另有10%的甲烷，7%的丙烷，以及更少的氫氰酸、丁烷、氮和氬。但化學組成在每個湖中都并不是一樣的，所以“湖水”的特性也會因湖泊的不同而大異其趣。

奇怪的是，人們至今也沒有觀測到任何有關波浪的證據。土衛六的湖面如此平靜實在令人費解，按理說，甲烷和乙烷的混合物比水還輕，而土衛六的引力又比地球小，況且土衛六上的風速不會小于每秒1米，所以土衛六上的湖面應該更容易掀起波浪才是。不過研究顯示，土衛六上的風會隨著季節的變化而發生改變，所以隨著土衛六夏天的日益臨近，也許這個謎團就可以解開了。

在土衛六上，更令人驚訝的是大片的“沙丘”，它覆蓋了土衛六20%的表面。在地球上，沙丘的形成來自于穩定的風的吹動，風將沙粒吹散開來，堆積成山脊似的形狀，并使之越變越大，那些沙子通常來自石英、石膏和玄武巖。但在土衛六上，“沙粒”來自于大氣層中的索林斯，它們降到地面后，被某種迄今尚不知道的力量塑造成了碳氫化合物的“沙粒”。一旦陽光經過赤道，風就會大起來，在這種風的吹動下，“沙粒”便以和地球上產生沙丘的相同道理形成土衛六的“沙丘”了。

生命跡象

土衛六既然如此活躍，又有循環流動的大氣和“水”，所以有科學家便相信，土衛六上很有可能存在著某種形式的生命。

2011年6月，有科學家聲稱，土衛六上可能存在著某種未知的生物，因為“卡西尼號”的探測表明，土衛六大氣中的氫氣在臨近星球表面時沒有了，而土衛六表面理應存在的乙炔也并沒有探測到，所以他們推測，氫氣可能被土

衛六上的某種生物呼吸掉了，而乙炔則可能是被那種生物“吃”掉了。對于這個觀點，反對的聲音也不少，因為類似含氫化合物沉降的現象在早期地球的大氣層中也一直存在，但地球上并沒有出現以乙炔為消耗物的生命形式。

隨著人們對土衛六探測的日益深入，它的大氣組成和化學物質讓人們嗅到了遠古地球的氣息。現代科學認為，生命來自于某些小分子無機物，如甲烷、氨、氫氣等，它們在諸如紫外光、電離輻射、雷電等外在的某種能量的作用下生成有機的小分子物質，這些簡單的有機物在水的參與下逐漸形成簡單的有機高分子物質，如蛋白質、核酸等。在特定的條件下，它們進一步形成可與外界進行簡單物質交換的多分子體系。最后，又通過蛋白質和核酸的相互作用形成有原始新陳代謝功能且能進行自我繁殖的早期原始生命。人們認為，早期地球的生命就是這樣由簡單到復雜地進化而來的，而當時地球的情形就與現在的土衛六很有幾分相像。科學家們說，土衛六上的索林斯能經由某種形式的化學反應形成復雜的有機分子，這只不過是在重復早期地球上曾經發生過的事情而已。

這樣看來，也許一個更加大膽和更富于想象力的土衛六探測計劃是十分必要的，事實上，這樣的計劃正在醞釀。科學家們建議在下一輪的土衛六探測活動中使用船舶、熱氣球甚至飛機對其大氣、地表和湖泊進行全方位的探測。例如，人們有可能打造一艘名為“土衛六海洋探測器”的探測船降落在“麗姬婭”的水面上，然后在水面上逐浪漂浮，借風前行。

“麗姬婭”是土衛六上一片最大的水面，比地球上最大的淡水湖——北美的蘇必利爾湖還要大，占整個土衛六表面面積的0.12%。鑒于此，科學家們也將“麗姬婭”稱為“海”。按照計劃，“土衛六海洋探測器”將在“麗姬婭”展開為期3～6個月的“水上考察”。它將用聲吶探測土衛六奇妙的水中世界，用質譜儀檢測湖水的化學組成，研究其中的碳基化學物質和有機分子。“土衛六海洋探測器”攜帶放射性元素發電機，依靠钚元素的衰變為儀器提供電能。根據初步的計劃，它將于2016年啟程，7年后，也就是2023年抵達土衛六。

除了揭秘生命起源的奧秘之外，土衛六還將幫助我們探索系外行星的奧秘。現在，開普勒太空望遠鏡已經在太陽系外發現了1200多顆系外行星的“潛在目標”，但人們并不知道那些行星上的世界究竟是怎樣的，例如地表如何形成，大氣如何演變等等。迄今為止，要探討這些問題，人們還主要依據地球的情形去推測，但假若科學家們對活躍的土衛六也有了深入的了解，人們便會擁有更多的知識去認識系外行星，推測的依據會更充分一些，我們對宇宙的理解也會更加深入一步。

【責任編輯】龐 云