用潛艇探測土衛六

尹懷勤

地球上的生命起源于海洋。美國康奈爾大學的科學家最新研究認為，土衛六上的生命形式同樣能夠存在于海洋。不同于地球的海洋，土衛六的海洋由液體甲烷和乙烷組成;不同于地球的生命形式，土衛六的生命形式可能是一種無氧的有機氮化合物，科學家暫將其稱為“含氮體”。美國宇航局則公布了一個用于探測土衛六液態甲烷和乙烷海洋中是否存在生命跡象的潛水機器人設計方案，非常新穎且富有創造性。

土衛六的海洋

在已知的土星衛星中，土衛六是體積最大的，又被稱為“泰坦”星。迄今有4個航天器先后探測過土星，它們是先驅者11號、旅行者1號和2號以及卡西尼號，其中卡西尼號目前還在工作。它們都向地球發回大量數據資料，大大豐富了人類對土星和土衛六等衛星的認識。

卡西尼號于2004年7月1日進入環繞土星的軌道，它釋放的惠更斯號子探測器于2005年1月14日著陸于土衛六表面，進行了1.5個小時的探測工作。從惠更斯號在距離土衛六表面16千米處拍攝的照片上能夠清楚地看到一些深色線條，這可能是液體流動形成的河床。它們流入一片深色區域，該處或許是液態甲烷和乙烷的海洋，其中的淺色斑塊可能是島嶼。

2008年12月，卡西尼號對土衛六的探測也表明，在其冰凍的表面上，擁有液態甲烷和乙烷形成的海洋，類似于生命進化前的環境。2009年2月，科學家發現土衛六狂降甲烷雨，并在其南極形成了一個面積為3.4萬平方米的新的液體甲烷湖泊。這首次證明，土衛六可能也像地球一樣存在著活躍的“水文循環”，只不過其循環主角是碳氫化合物甲烷。同年11月，研究人員發現，土衛六北極的液體甲烷及乙烷湖泊所覆蓋的面積比南極多出20倍。由于北半球光照變強，2013年7月10日，卡西尼號發現了土衛六北半球的新秘密，例如被研究人員稱為“魔幻島”的神秘明亮物體。這個亮點位于土衛六的第二大海麗姬亞海。2014年8月21日，卡西尼號飛越土衛六時捕捉到的景觀表明，其北極海洋反射太陽光，反射點發生在土衛六上最大海洋克拉肯-馬雷的南部。這些亮點是土衛六上的甲烷和乙烷可能因夏季溫暖而活躍起來的跡象之一，這與地球上的湖泊應對季節變換的方式相似。

土衛六的生命線索

以前的觀測就發現，距離土星122萬千米的土衛六具有明顯的大氣。其大氣層厚度達2700千米，氣壓竟是地球的1.5倍。科學家們認為，它既有大氣就可能有生命。尤為突出的是，在太陽系各大行星及其衛星中，唯有地球和土衛六大氣中富含氮，顯得特別寶貴。它富含氮氣的大氣層既然含有甲烷云和一種可以孕育生命的氬氰酸有機分子，就有可能依舊保存著早期地球大氣層演化的線索。

土衛六表面湖泊的主要成分是液體甲烷，其次是乙烷，在湖下冰殼深處則是由水和氨組成的海洋。生命存活的必要條件之一是有液體提供養分和幫助完成新陳代謝，由此推測土衛六具有孕育生命的環境。

2009年8月，巴西坎皮納斯國家光學同步實驗室的科學家獲得一項重要發現，他們在土衛六環境仿真模擬條件下獲得腺嘌呤分子，而腺嘌呤是組成DNA的4種堿基之一，是構成生命的重要基礎。這一發現顯示，土衛六上具有存在生命的可能性。

用潛艇去探測土衛六

用無人潛艇深入土衛六甲烷和乙烷的海洋進行考察，乃是科學家設想的一個最新方案，雖然這個方案尚處于設計階段。

這個潛艇看起來像是一個早期的潛艇，實際卻是高科技的體現，因為它必須要在非常遙遠的極為寒冷惡劣的環境中開展各種探測工作。最有可能投放該潛艇的地點是極地海洋克拉肯-馬雷，探測數據發現這片海洋面積大約39.88萬平方千米，深大約160米。這片海不是靜止不動的，也有海流和潮汐。

美國宇航局希望該潛艇能夠在2040年飛往土衛六，屆時此舉將成為首開先河的深空探測方式。為了到達那里，科學家設想了讓航天器先飛抵環繞土衛六運行的軌道，然后降低高度并拋掉保護罩，釋放出一種帶翼飛船在大氣層中飛行，先抵達土衛六預定表面，然后下潛到極地海洋，釋放出潛艇。

與潛艇的通信也是一個問題，研究人員設想了一個專用系統，能夠讓潛艇每隔16個小時上浮一次，使上部露出海面，然后再將無線電波信號傳回地球，通常從信號發出到地球接收要花費1.5小時。由此可知，地面發出遙控指令的時間也應與其露面時機相適應。作為一個海底探測器，它不能使用太陽能電池，所以研制團隊設想用熱輻射發動機作為推進器，還要開發一個特殊的活塞驅動型系統來防止鎮流器結凍。潛艇要用所攜帶的科學儀器在海洋中進行多種多樣的探測工作，從而獲得比較豐富的數據資料，能在海水中尋找表明生命曾經存在的化合物乃至原始生命。

種種跡象表明，土衛六的地表情況和大氣構成類似于地球40億年前的狀態，這對研究地球大氣層的形成和演化以及生命的起源具有重大意義。進一步的多種方式的航天探測，必將深化人類對相關問題的認識，尤其會幫助科學家們考察土衛六是否適合人類移民。相比于火星，首先，土衛六上有厚厚的大氣層，這是抵御宇宙射線侵害的最有力的屏障;其次，土衛六遠離太陽，即使是幾十億年后太陽膨脹，也產生不了多大影響。同時，原本寒冷的土衛六將被膨脹的太陽的高溫加熱到人類可以接受的地步，再加上那時候土衛六上的大氣也將稀釋，其壓力已基本上適合類地生命存活，這里將變成人類的又一個新的生活家園。以上這些，在火星上是很難辦到的，因為火星大氣過于稀薄，更重要的是，那時作為地球近鄰的火星也將會被膨脹的太陽所吞沒。由此可見，發展航天技術進一步探測土衛六的意義重大。

【責任編輯】龐 ?云