土衛(wèi)六“亮斑”之謎

張唯誠

土星的衛(wèi)星——土衛(wèi)六（又名泰坦），是太陽系中一個離奇的世界。它很像我們的地球，有濃密的大氣、流動的液體和形態(tài)各異的地表。它的發(fā)現(xiàn)者是荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯。1655年3月25日，惠更斯用他自制的天文望遠鏡發(fā)現(xiàn)了在土星旁邊的土衛(wèi)六。此后，人們便開始對這顆星球倍加關(guān)注，因為它是太陽系中唯一一顆擁有濃密大氣的衛(wèi)星。

從2000年開始，天文學家們利用射電望遠鏡觀測到來自土衛(wèi)六赤道的特別明亮的無線電信號，這些信號被稱為“鏡面反射”。對于這些反射，最自然的解釋是土衛(wèi)六的赤道熱帶地區(qū)有大量的液體，但這個判斷一直沒有得到肯定。

到了2004年，“卡西尼號”土星探測器飛抵土星，人類對土衛(wèi)六的探索也進入到了一個全新的階段。人們發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的表面溫度為-180℃，但它并不是一個僵硬的封凍世界。恰恰相反，土衛(wèi)六非常活躍，它的大氣和地表風景都在發(fā)生著變化，云在霧氣中浮動，甲烷的雨水落到地面，然后流進湖中。

在“卡西尼號”土星探測器探訪土星之前，人們就認為土衛(wèi)六上有大片的湖泊。“卡西尼號”土星探測器傳回的探測圖像表明，湖泊里的液體通過一些“河道”注入。這些河道伸向潮濕的區(qū)域，很像地球上的河流，其中一條長達400千米充斥著液態(tài)碳氫化合物的河道一直流入一個名為“麗姬婭”的湖中。“麗姬婭”是土衛(wèi)六上最大的一片水域，比地球上最大的淡水湖----北美的蘇必利爾湖還要大。

科學家們推測，其中的一些河流通常可能是干涸的，只有“雨季”才會有“水”。經(jīng)探測表明，這些“水”是甲烷、乙烷和少量的丙烷，它們在土衛(wèi)六極低的溫度下仍能像水一樣流動。各湖中物質(zhì)的組成可能也并不是一樣的，所以“湖水”的特性也可能并不一致。科學家們還根據(jù)觀測到的情景推測，土衛(wèi)六的過去可能比今天更加潮濕。

那么，謎團是不是就此解開了？那些亮斑是否就是這些湖面的反射呢？答案是否定的。原來，“卡西尼號”土星探測器的探測表明，土衛(wèi)六上的湖泊多集中在兩極附近，而不是靠近赤道的熱帶地區(qū)。除了湖泊外，土衛(wèi)六上還存在其他地形，例如沙丘，它覆蓋了土衛(wèi)六表面20%的面積。但土衛(wèi)六上的沙丘和地球上的沙丘可不一樣，它的“沙粒”并非來自巖石，而是碳氫化合物。在土衛(wèi)六上雖然這種“沙粒”構(gòu)成的沙丘并不少，但是它們同樣位于和那些亮斑不一致的地方，顯然沙丘也應(yīng)該排除在外。

最后，科學家們將目光鎖定在了古代湖泊和海洋干涸后的地面上。他們重新研究了來自波多黎各阿雷西博天文臺、西弗吉尼亞的綠岸天文臺和“卡西尼號”土星探測器的各項數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有高光反射都來自幾個特定的點。在此基礎(chǔ)上，科學家們進一步分析了土衛(wèi)六上各種地形可能導致的反射特征，最終得到結(jié)論：古代湖泊和海洋的類似湖床的地面才可能是這種亮斑反射的來源。2020年6月，科學家們將這個研究成果發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。這個結(jié)論可能對存在了20年的“亮斑”之謎給出了一個科學合理的解釋。

然而，這個解釋還需要進一步加以印證，因而科學家們寄希望于下一步的探測計劃。他們將于2034年讓一架類似無人機的探測器著陸到土衛(wèi)六上。這架探測器并不會去赤道附近的干燥湖泊地區(qū)，但它將探索與之有關(guān)的其他區(qū)域。通過地質(zhì)對比，科學家們有望找到更多的證據(jù)。

然而，問題又來了。如果反射來自土衛(wèi)六上干涸的湖泊，那么其中的液體又去哪里了呢？科學家們猜測，這些液體除了被蒸發(fā)掉以外，還有另外一種可能，那就是在循環(huán)中發(fā)生了轉(zhuǎn)移，即這些湖泊里的甲烷液體參與了土衛(wèi)六物質(zhì)循環(huán)的大系統(tǒng)，它們從赤道轉(zhuǎn)移到了兩極。

土衛(wèi)六“亮斑”之謎的破解給天文學家們帶來了一個啟示，那就是宇宙中遙遠行星上的湖泊或者海洋其實是很容易干涸的。當我們試圖在其他行星上尋找海洋時，我們必須小心謹慎地判斷，因為那些看似海洋存在的證據(jù)其實很有可能已經(jīng)消失了。

土衛(wèi)六一直被認為是一個離奇的世界，它和我們熟悉的地球既很相似，又顯得有些詭異，因而有人稱它為“地球的原型”，又有人稱它為“怪異行星的樣本”。目前，科學家們達成的共識是，研究土衛(wèi)六是我們了解宇宙中諸多行星的重要捷徑。在未來，它必將吸引人類更多關(guān)注的目光。