土衛四上可能有生命

□ 尹懷勤

土衛四上可能有生命

□ 尹懷勤

土衛六北半球的湖泊地區是太陽系中與地球最相似，也最耐人尋味的地區。新近的研究表明，這些湖泊會隨著季節的變化而發生變化

2016年12月初媒體報道，美國航宇局（NASA）1997年10月15日發射升空、2004年7月1日進入土星軌道的“卡西尼”號探測器，在過去的12年里，為探索土星及其衛星系統，獲得了多項成果，做出了引人注目的貢獻。按照任務計劃，“終場演出”現已進入倒計時，“卡西尼”號的生命正進入到最輝煌的時刻。2016年11月30日，“卡西尼”號開始執行它的最后兩項任務：

第一項是變軌飛行，“卡西尼”號借助土星最大衛星土衛六的引力，從原先軌道“切換”到土星北極上方，靠近該星球的F環，并執行首次飛掠F環的機動任務。當“卡西尼”號穿越土星光環結構時，其搭載的設備持續對周圍空間的微粒和氣體樣品進行分析，并獲取靠近光環運行、體積非常小、平常難以拍攝到的微小衛星的迄今最佳圖像。此次“卡西尼”號的飛行軌道抵達了距離土星F環僅有大約1.1萬千米的位置上，按照計劃，今年“卡西尼”號還將在更近的距離上對這一光環進行觀測。

第二項任務是從2017年4月27日起，“卡西尼”號會飛掠寬度約為804千米的F環20次，并在土星和土星環約2400千米寬的間隙中繞行22次。預計在2017年9月15日，“卡西尼”號將進入土星的大氣層，同時發回前所未有的土星大氣成分精確數據，這也是“卡西尼”號離去的時候——它會在科學家的遙控指令的制導下墜入土星大氣燃燒殆盡，以防失控后墜落在土星衛星上，使探測器上可能攜帶的微生物污染其環境，干擾后續研究。此階段任務能解開更多關于土星的秘密，包括這顆星球的內部結構、重力場及磁場。人心的重大發現。土星的夏至點為2017年5月，此次任務也因此而得名，該任務預計將持續至2017年9月中旬。

“卡西尼”號所攜帶的“惠更斯”號是歐空局專門為研究土衛六而研制的探測器。在“卡西尼”號內沉睡了7年的“惠更斯”號，每隔半年被地面控制中心遙測檢查一次技術狀況，最后一次檢查是在2004年12月24日，結果表明其性能一直處于良好狀態?！翱ㄎ髂帷碧栵w繞土星之后，即按預定計劃，于2004年12月25日用彈射裝置以每秒0.3米的速度將“惠更斯”號彈出，經歷20天的長途跋涉，于2005年1月14日在受控條件下沖向土衛六，為探測該天體可能存活低級生命做出了貢獻。

土衛四（近）與土衛二（遠）

土衛四表面有如波浪起伏的峽谷冰壁，這些冰壁越過各種隕石坑，沿著土衛四的表面漫延

土衛四的表面布滿隕石坑

“卡西尼”號探測器

“卡西尼”號是NASA用于探測土星及土星衛星的探測器。它于2008年6月完成了首次為期四年的土星探索任務，并在2010年9月完成了首次名為“卡西尼春分任務”的延長任務。如今，該探測器將開展第二次名為卡西尼夏至任務的延長任務，屆時將做出更多激動

“卡西尼”號的新發現

“卡西尼”號土星探測器

土衛四漂浮在土星環上，從土星表面緩緩地飛越而過

卡西尼”號2011年5月拍攝，以土星和土星環為背景，土衛六和土衛四恰巧運行到一起

“卡西尼”號近期獲得的重要成果，就是發現土衛四上可能孕育和存在低級生命。2016年10月11日媒體報道，冰冷的土衛四似乎有一個地下海洋，里面充滿了液態水。日前發表于美國《地球物理研究快報》上的一項模擬研究顯示，直徑1120千米的土衛四將成為繼土衛六和土衛二之后第三個被發現擁有地下海洋的土星衛星。據美國太空網刊文稱，這個巨大的海洋可能深藏在土衛四冰殼以下100千米處。研究人員認為，土衛四的地下海洋可能直接接觸了它的巖石核心。論文作者阿蒂利奧·瑞瓦爾迪尼在發布的一份聲明中說：海洋與巖石核心之間的接觸至關重要，它們的相互作用提供了關鍵的營養和能量來源，二者都是構成生命的基本成分。此外，這種海洋可能存在于土星衛星的整個歷史中，這意味著，在土衛四凸凹不平的冰殼之下，擁有讓潛在生命扎根和進化的足夠時間。這使土衛四成為航天探測獲得的太陽系又一個可能有低級生命的天體，有助于開闊人們的視野。

土衛四又名狄俄涅，其平均直徑為1120千米。它的表面主要由冰組成，溫度為-187℃，反照率僅為0.55，與土衛三和土衛二相比它比較暗。其整體密度為每立方厘米1.5克，僅次于土衛二和土衛六。土衛四環繞土星運行的距離是37.742萬千米，稍小于地月平均距離38.44萬千米，其環繞周期為65小時41分鐘。土衛四軌道的偏心率為0.0022，相對于土星的赤道它的軌道的傾角為0.02°。它的自轉周期與公轉周期一樣長，也是65小時41分鐘，因此它與地球的衛星月球一樣是同步自轉的，始終以同一半球面朝向土星，只是周期要短得多。

在“卡西尼”號2004年12月13日飛越土衛四之前對這顆衛星上較亮的線條狀結構的來源不清楚，原因之一是到那時為止唯一拍攝到這個結構照片的是在此之前的航天器從很遠的地方獲得的。但“卡西尼”號的照片證明這些線條是由地震作用造成的明亮的冰懸崖。土衛四的背面上顯示著巨大的破裂。2005年10月11日“卡西尼”號以只有500千米的距離飛越土衛四時拍攝了這些懸崖的清晰照片，顯示有些懸崖高達數百米，說明其地震作用還是比較強烈的，內部具有一定的能量。

“卡西尼”號曾在2010年4月飛越土衛四上空，它攜帶的等離子體分光儀探測到土衛四上有氧離子存在的跡象。這個等離子體分光儀是倫敦大學學院研究人員參與設計和制造的，該校研究人員在和同行分析了相關探測數據后認為，在土衛四上確實存在稀薄的氧氣。這一發現使得土衛四加入了土星有氧衛星的行列，之前的觀測曾發現，土衛五以及其他一些土星的衛星上存在氧氣。

美國一個來自新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究小組2012年3月2日曾發表聲明說，“卡西尼”號2010年4月飛經土衛四附近時曾經收集了不少數據，通過研究這些數據證實了土衛四的高空存在著稀薄氧氣，意味著土衛四上可能存在有機化合物，后者是形成生命的基礎條件之一，或許擁有生命。土衛四的表面有許多的撞擊坑以及明亮狹長的條紋，主要由冰和巖石構成。

由此看來，有冰覆蓋的星球可在宇宙射線作用下形成氧氣是一個較為普遍的現象。由于土衛四的表面溫度很低，覆蓋的冰層雖有較強烈的輻射，使其分解為氫氣和氧氣，但其中的氫氣逸散到太空中，而氧氣卻存留了下來，在土衛四周圍形成了一個氣體層，但這層氣體非常稀薄，以至于不能被稱為大氣層。其氧氣的另一來源是，土衛四上的能量來自土星強大的磁場。當土衛四圍繞土星公轉時，來自后者磁場的帶電離子猛烈撞擊在土衛四表面，將表面冰層中的氧剝離出來。這些游離出來的氧氣逸散到土衛四的外逸層，隨后將逐漸再一次被吹回土星的磁場中。

之前的研究認為，土衛四沒有海洋。而隨著越來越多的新數據被收集和分析，土衛四厚厚的冰殼下面100千米處，具有深達數十千米的地下海洋，環繞著巖石內核，有能產生地震的能量，加之又有稀薄的氧氣，可能存在有機化合物，儼然成為另一個可能有生命星球的候選者。

這張圖是基于“卡西尼”號在2004年至2013年間多次飛越土衛六時獲取的雷達數據制作的。北極點右上方形似心形的是“麗姬婭?！保且阎耐列l六第二大液態體，比地球上的蘇必略爾湖要大。緊臨北極點下方的是“蓬加?！薄！芭罴雍！庇蚁路降氖恰翱ɡ虾！保峭列l六已知最大的海洋。北極點的左方和上方，則點綴著許多較小的湖泊，這些湖泊的寬度最大的可達50千米

NASA于2015年11月公布了一張“卡西尼”號在9月份從距離土衛四表面83000千米處飛掠時拍攝的該星照片。這張照片同時拍攝到了土衛二，新照片直觀地顯示了兩者之間的差異。在照片中，土衛四處于近端，可以看到地表上具有明顯的環狀隕石坑，土衛二位于遠端，看上去像一顆明亮潔白的雪球。

“卡西尼”號之前的航天探測數據表明土衛六和土衛二均有地下海洋，都可能孕育和存活生命，此次研究結果使土衛四成為土星第三個可能有生命的衛星。除了土星的衛星外，科學家們還依據“伽利略”號探測器傳回的數據資料，經研究分析后認為，木星的衛星木衛二、木衛三和木衛四也有地下海洋，均是可能有生命的星球?？茖W家們最近研究“新視野”號探測器飛掠位于海王星之外的冥王星和“黎明”號探測器繞飛小行星帶中的“谷神”星所獲得的數據資料表明，這兩顆矮行星或許也同樣如此。當然，多個航天探測器以繞、落、巡的方式較早發現有水和可能有生命的星球還是地球的外鄰火星，對其做進一步的探測研究尤其是載人往返火星，乃是航天界的一項重要任務，這對人類未來能否離開地球搖籃移居其他星球生活具有非凡意義。實際上，尋找太陽系外宜居天體的重要性不僅亦在于此，而且更具長遠價值。★