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土衛(wèi)六
環(huán)繞土星運行的衛(wèi)星
簡介
由于它是太陽系唯一一個擁有濃厚大氣層的衛(wèi)星，因此被高度懷疑有生命體的存在，科學(xué)家也推測大氣中的甲烷可能是生命體的基礎(chǔ)。土衛(wèi)六可以被視為一個時光機器，有助我們了解地球最初期的情況，揭開地球生物如何誕生之謎。
土衛(wèi)六上的表面重力極低，和月球相當(dāng)，但又擁有濃厚大氣層，其表面的大氣壓約為地球的1.5倍，這種奇特的現(xiàn)象對研究行星大氣學(xué)是一個很好的題材。同時濃厚的大氣加上相當(dāng)?shù)偷谋砻嬷亓α畹顷懞推痫w更容易。
名稱來歷
土衛(wèi)六
物理特性
土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，也是太陽系第二大衛(wèi)星，大于行星水星的體積(雖然質(zhì)量沒有水星大)，在太陽系中它的大小僅次于木星最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三。但最近的觀測也顯示其濃密的大氣可能使人們過高估計了它的直徑，如同許多其他的衛(wèi)星一樣，土衛(wèi)六比134340號小行星（原冥王星）的質(zhì)量和體積都要大。土衛(wèi)六平均半徑2575千米，質(zhì)量1.345×1023千克，平均密度1.880×103千克/立方米。土衛(wèi)六環(huán)繞土星公轉(zhuǎn)軌道半長徑為1,221,850千米，偏心率0.0292，軌道平面與土星赤道面的交角為0.33°，公轉(zhuǎn)周期15天22時41分24秒。土衛(wèi)六的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期相同，這一點與月球類似。土衛(wèi)六有濃密的大氣，主要成分是氮，表面大氣壓力1.5×10?帕斯卡，表面溫度-179.15℃。
土衛(wèi)六
大氣情況
大氣情況土衛(wèi)六是已知擁有真正大氣層的衛(wèi)星，其他的衛(wèi)星最多只是擁有示蹤氣體.。大氣的存在是1944年首先被杰勒德·柯伊伯（Gerard P. Kuiper）使用光譜望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣的甲烷局部壓力達(dá)到100毫巴。后來，旅行者太空船的觀測也證實土衛(wèi)六上擁有大氣，事實上，土衛(wèi)六的大氣壓比地球還要大一點，星球表面的壓力是地球的1.5倍。土衛(wèi)六表面濃密的云層遮蓋住了它的表面地貌。人們一般認(rèn)為土衛(wèi)六表面是固態(tài)或液體乙烷。從地球的雷達(dá)測量發(fā)現(xiàn)那里沒有大范圍的乙烷海洋，但是仍然有可能存在小的乙烷湖。后來，科學(xué)家對卡西尼太空船發(fā)回的照片進(jìn)行研究，認(rèn)為土衛(wèi)六 上或許根本不存在液態(tài)甲烷海洋。研究人員曾通過地面望遠(yuǎn)鏡對土衛(wèi)六進(jìn)行觀測，他們當(dāng)時認(rèn)為，種種跡象顯示這一土星衛(wèi)星上可能存在液態(tài)海洋。但是，科學(xué)家們對得出的結(jié)論仍有疑惑之處，因為以前的觀測顯示土衛(wèi)六表面確有著閃爍的液體反光，尤其是幾年前通過大型無線電望遠(yuǎn)鏡觀測的結(jié)果更證明極有可能存在液體海洋。
土衛(wèi)六
土衛(wèi)六大氣的98.44%是氮氣，是太陽系中惟一除了地球外的富氮星體，那里還有大量不同種類的碳?xì)浠衔?/a>殘余（包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣）。這些碳?xì)浠衔锉徽J(rèn)為來自于土衛(wèi)六上層大氣中的甲烷。當(dāng)甲烷因為太陽輻射而發(fā)生反應(yīng)就會產(chǎn)生濃密的桔紅色煙云。土衛(wèi)六表面那像是被涂上了一層柏油的有機物沉淀叫做tholin。土衛(wèi)六沒有磁場保護，所以當(dāng)它有時運行在土星的磁氣層外時，便直接暴露在太陽風(fēng)之下。這導(dǎo)致大氣電離并在大氣上層釋放出一些分子。
在接近表面時，土衛(wèi)六的溫度大約是94K(-179.15℃)。水冰在這種溫度下會升華，所以大氣中會有少量的水蒸氣存在。土衛(wèi)六表面除了覆蓋全球的迷霧之外也有各種不同的云。云可能是由甲烷，乙烷或簡單的有機物組成。其他稀有的復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)是土衛(wèi)六在太空外觀呈現(xiàn)橙色的原因。
2004年11月卡西尼號飛越過土衛(wèi)六照片中明亮多云的南極，但并未發(fā)現(xiàn)期望的甲烷存在。這令科學(xué)家們困惑，対云成分的相關(guān)研究仍然在進(jìn)行中，人們過去關(guān)于土衛(wèi)六大氣的知識可能需要重新書寫。
據(jù)美國科學(xué)日報報道，西班牙格拉納達(dá)大學(xué)和瓦倫西亞大學(xué)的物理學(xué)家們通過分析“惠更斯”探測器對土衛(wèi)六的特殊觀測數(shù)據(jù)，明確地證實土衛(wèi)六大氣層中存在著雷電風(fēng)暴等自然電活躍性活動。科學(xué)團體認(rèn)為有機分子、早期生命形式可能形成于行星或衛(wèi)星具有雷電風(fēng)暴的高層大氣層中。
表面特征
至2004年，人類對土衛(wèi)六的表面地圖的了解仍然是非常缺乏了解的。無論如何，人類使用哈勃天文望遠(yuǎn)鏡
的紅外線和卡西尼-惠更斯號拍摂?shù)揭粋€高亮度，有澳洲大小區(qū)域的圖片。這個區(qū)域的非正式名稱是''Xanadu Regio''(世外桃源)；沒有人知道那里是什么樣。類似的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、Keck望遠(yuǎn)鏡和甚大望遠(yuǎn)鏡還觀測到土衛(wèi)六上另外一片大小相近的深色區(qū)域，人們推測那里可能是液態(tài)的甲烷或乙烷海洋，但卡西尼號觀測的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)可能是其他物質(zhì)。卡西尼號還發(fā)回大量土衛(wèi)六高分辨率地貌圖像，其中包括謎一般的線狀條紋，一些科學(xué)家認(rèn)為那可能是地殼構(gòu)造運動產(chǎn)生的。
土衛(wèi)六
2004年11月26日的一次飛越土衛(wèi)六的觀測，發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六光滑的表面上只有很少的沖擊環(huán)形山，這些環(huán)形山在光線的作用下明暗對比強烈。這大概是土衛(wèi)六烴雨或烴雪落入環(huán)形山或火山噴發(fā)活動活躍造成的經(jīng)常地殼重構(gòu)所致。探測器的分光器發(fā)現(xiàn)亮區(qū)和暗區(qū)發(fā)射的太陽光波長一樣，這就意味著它們可能由相同的物質(zhì)組成(或者至少是覆蓋著相同的物質(zhì))。至于到底是什么物質(zhì)，人們依然不清楚。人們曾希望憑借探測器觀測物體或液體反射光線而發(fā)現(xiàn)的烴湖或烴海并未被探測到。這使得科學(xué)家懷疑土衛(wèi)六 表面可能是完全呈冰狀或泥濘狀態(tài)。
為了更好的了解表面地貌，卡西尼太空船在飛近土衛(wèi)六時使用了雷達(dá)遙感測繪技術(shù)。傳回的第一張圖片就展現(xiàn)地表是一個復(fù)雜，崎嶇與平坦并存的區(qū)域。這種地貌看來應(yīng)該是由火山造成的。火山可能噴發(fā)出水和氨水。另外也發(fā)現(xiàn)了一些好像風(fēng)蝕產(chǎn)生的條紋狀地貌。還有一些看起來是已經(jīng)被填平的沖擊環(huán)形山，其中的液體可能是液態(tài)烴。湖中有或沒有什么仍然無法確定。另有一些區(qū)域返回的信號看來，可能是固體或液體，但其他的解釋仍然存在。土衛(wèi)六看起來真的很光滑，表面沒有高于50米的地貌。
天文學(xué)家認(rèn)為，土衛(wèi)六上分布著眾多由液體甲烷和乙烷構(gòu)成的湖泊，這顆衛(wèi)星的寒冷程度超過南極洲。科學(xué)家表示，雖然土衛(wèi)六上更加寒冷，但是它上面的風(fēng)、雨和構(gòu)造過程，使它成為太陽系中與地球最相像的天體。雖然這顆衛(wèi)星低達(dá)零下292華氏度零下180攝氏度的平均表面溫度會使水始終保持固體狀態(tài)，但是它表面存在液體甲烷和乙烷，這些物質(zhì)可為生命提供一個棲息地，但沒有氧難被引燃。
觀測歷史
探測歷史
1980年11月12日，旅行者1號從距土星124000千米處飛越土星，九個月后，即1981年8月25日，旅行者2號從距土星100800千米處飛過。這兩個探測器對土衛(wèi)六的探測結(jié)果表明，土衛(wèi)六大氣的主要成分是氮，其他成分為氬（占6%）、甲烷（2~3%）、氫（0.6%）。表面大氣壓力為1.5×10?帕，不過土衛(wèi)六表面溫度很低，為 -179℃，在距表面45千米高處的對流層頂，溫度更低，為-203℃，難以指望孕育生命。
2004年10月26日，卡西尼土星探測器第一次飛越土衛(wèi)六。
2004年12月13日，卡西尼土星探測器第二次飛越土衛(wèi)六。
2004年12月24日，卡西尼土星探測器釋放惠更斯子探測器。
2005年1月14日，惠更斯子探測器在土衛(wèi)六表面降落，向地面觀測站傳回300多幅土衛(wèi)六照片。
2007年10月~2008年7月間，卡西尼土星探測器在完成其它探測任務(wù)的同時，還將10次探測土衛(wèi)六。
旅行者號
旅行者1號和旅行者2號曾經(jīng)探測過土衛(wèi)六。旅行者1號曾試圖盡可能的接近土衛(wèi)六；不幸的是，旅行者1號上沒有儀器能夠穿透土衛(wèi)六上的迷霧，因為當(dāng)時根本不知道上面有云層的存在。多年之后，在對旅行者1號桔色濾鏡拍攝的圖片進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字處理后，雖仍然沒有能夠解釋如世外桃源地區(qū)和鐮刀地區(qū)明亮和黑暗地貌的成因，但從那時起，這些地區(qū)就開始被哈勃天文望遠(yuǎn)鏡用紅外線加以觀測了。旅行者2號只是粗略的探測過土衛(wèi)六，旅行者2號團隊必須從“調(diào)整軌道讓旅行者2號詳細(xì)檢視土衛(wèi)六”和“使用另外一個訪問天王星和海王星的軌道”中選取一個。由于旅行者1號沒有能夠觀測到其表面地貌，旅行者2號團隊選擇了后一個方案。
先驅(qū)者號
1979年9月1日，，“先驅(qū)者11號”飛掠土星，考察了土衛(wèi)六。不過，當(dāng)“先驅(qū)者11號”考察土衛(wèi)六時，正趕上一陣強烈的太陽風(fēng)，嚴(yán)重地影響了發(fā)回的信息。地面控制中心只收到它在35萬公里處拍下的5張高分辨率的照片。在照片上，土衛(wèi)六呈現(xiàn)美麗的桔紅色，像熟透了的桔子。“旅行者1號”于1980年11月11日飛臨土衛(wèi)六。它離云頂只有4000公里，探測取得完滿的成功。就是這次，測得土衛(wèi)六的直徑為4828公里，而不是過去認(rèn)為的5550公里。
只有先驅(qū)者11號、旅行者1號和2號三個探測器飛臨土星進(jìn)行過探測土星的活動。1979年9月1日，先驅(qū)者11號經(jīng)過6年半的太空旅程，成為第一個造訪土星的探測器。它在距離土星云頂20200千米的上空飛越，對土星進(jìn)行了10天的探測，發(fā)回第一批土星照片。先驅(qū)者11號不僅發(fā)現(xiàn)了兩條新的土星光環(huán)和土星的第11顆衛(wèi)星，而且證實土星的磁場比地球磁場強600倍。9月2日第二次穿過土星環(huán)平面，并利用土星的引力作用拐向土衛(wèi)六，從而探測了這顆可能孕育有生命的星球。
1980年11月12日，旅行者1號從距離土星12600千米的地方飛過，一共發(fā)回1萬余幅彩色照片。這次探測不僅證實了土衛(wèi)十、十一、十二的存在，而且又發(fā)現(xiàn)了3顆新的土星小衛(wèi)星。當(dāng)它距離土衛(wèi)六不到5000千米的地方飛過時，首次探測分析了這顆土星的最大衛(wèi)星的大氣，發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的大氣中既沒有充足的水蒸氣，其表面也沒有足夠數(shù)量的液態(tài)水。
1981年8月25日，旅行者2號從距離土星云頂10100千米的高空飛越，傳回18000多幅土星照片。探測發(fā)現(xiàn)，土星表面寒冷多風(fēng)，北半球高緯度地帶有強大而穩(wěn)定的風(fēng)暴，甚至比木星上的風(fēng)暴更猛。土星也有一個大紅斑，長8000千米，寬6000千米，可能是由于土星大氣中上升氣流重新落入云層時引起擾動和旋轉(zhuǎn)而形成的。土星光環(huán)中不時也有閃電穿過，其威力超過地球上閃電的幾萬倍乃至幾十萬倍。它再次證實，土星環(huán)有7條。土星環(huán)是由直徑為幾厘米到幾米的粒子和礫石組成，內(nèi)環(huán)的粒子較小，外環(huán)的粒子較大，因粒子密度不同使光環(huán)呈現(xiàn)不同顏色。每一條環(huán)可細(xì)分成上千條大大小小的小環(huán)，即使被認(rèn)為空無一物的卡西尼縫也存在幾條小環(huán)，在高分辨率的照片中，可以見到F環(huán)有5條小環(huán)相互纏繞在一起。土星環(huán)的整體形狀類似一個巨大的密紋唱片，從土星的云頂一直延伸到32萬千米遠(yuǎn)的地方。
旅行者2號發(fā)現(xiàn)了土星的13顆新衛(wèi)星，使土星的衛(wèi)星增至23顆。它考察了其中的9顆衛(wèi)星，發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)三表面有一座大的環(huán)形山，直徑為400千米，底部向上隆起而呈圓頂狀，還有一條巨大的裂縫，環(huán)繞這顆衛(wèi)星幾乎達(dá)3/4周；土衛(wèi)八的一個半球為暗黑，另一個半球則十分明亮；土衛(wèi)九的自轉(zhuǎn)周期只有9~10小時，與它的公轉(zhuǎn)周期550天相去甚遠(yuǎn)；土衛(wèi)六的實際直徑為4828千米，而不是原來認(rèn)為的5800千米，是太陽系行星中的第二大衛(wèi)星，它有黑暗寒冷的表面、液氮的海洋、暗紅的天空，偶爾灑下幾點夾雜著碳?xì)浠衔锏牡甑龋@是人類了解生命起源和各種化學(xué)反應(yīng)的理想之處。
卡西尼惠更斯
為了進(jìn)一步探測土星和揭開土衛(wèi)六的生命之謎，美國與歐空局聯(lián)合研制了價值連城的卡西尼號土星探測器。1997年10月15日這個探測器發(fā)射升空，開始為期7年的漫長旅途。它預(yù)計2004年飛臨附近空間，開展長達(dá)4年的環(huán)土星就近探測，并首次實現(xiàn)在土星的最大衛(wèi)星土衛(wèi)六上著陸，進(jìn)行實地考察。卡西尼號直徑約2.7米，總重達(dá)6噸，由軌道探測器和著陸器組成。其軌道探測器取名卡西尼號，裝有12種探測儀器；著陸器取名惠更斯號，裝有6臺科學(xué)儀器。為了加快奔向土星的飛行速度，卡西尼號于1998年4月飛掠金星，獲得第一次加速。隨后它繞太陽公轉(zhuǎn)一周，于1999年6月再次飛掠金星，獲得第二次加速。同年8月，它在地球附近飛過，獲得第三次加速。
土衛(wèi)六
之后，卡西尼號探測器將于2000年12月飛掠木星，得到最后一次加速。它定于2004年7月飛抵目的地與土星會合，進(jìn)入環(huán)繞土星運行的軌道。同年11月，惠更斯號著陸器將脫離卡西尼號探測器飛向土衛(wèi)六，穿過其云層，在土衛(wèi)六上軟著陸，然后將探測到的數(shù)據(jù)通過環(huán)土飛行的卡西尼號軌道器傳回地球。卡西尼號進(jìn)入環(huán)土星軌道后的任務(wù)是：環(huán)土星飛行74圈，就地考察土星大氣、大氣環(huán)流動態(tài)，并多次飛臨土星的多顆衛(wèi)星，其中飛掠土衛(wèi)六近旁45次，用雷達(dá)透過其云氣層繪制土衛(wèi)六表面結(jié)構(gòu)圖，預(yù)計可發(fā)回近距離探測土星、土星環(huán)和土衛(wèi)家族的圖像50萬幀。惠更斯號將成為第一個在一顆大行星的衛(wèi)星上著陸的探測器。它將在2.5小時的降落過程中，用所帶儀器分析土衛(wèi)六的大氣成分，測量風(fēng)速和探測大氣層內(nèi)的懸浮粒子，并在著陸后維持工作狀態(tài)1小時，揭示土衛(wèi)六上是否有水冰凍結(jié)的海洋和是否存在某種形態(tài)的生命。它所收集到的數(shù)據(jù)和拍攝的圖像通過卡西尼號探測器傳回地球。
卡西尼-惠更斯號已在2004年7月1日到達(dá)土星，并且開始使用雷達(dá)測量土衛(wèi)六表面地形的工作；卡西尼探測器在2004年11月26日飛躍到土衛(wèi)六上方并且拍摂下很多高分辨率的土衛(wèi)六表面圖像，展現(xiàn)了人眼從來沒有見過的明暗斑塊。卡西尼號在2004年12月25日圣誕節(jié)釋放出了惠更斯號，惠更斯號在2005年1月14日進(jìn)入土衛(wèi)六大氣層進(jìn)行詳細(xì)探測。惠更斯號探測器可在土衛(wèi)六的大氣中燒毀前將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)回。
惠更斯號探測器在2005年1月14日登陸土衛(wèi)六。
2007年12月，卡西尼軌道探測器在靠近土衛(wèi)六的第38次飛行中看到“安大略衛(wèi)星湖”,但當(dāng)時還不能確認(rèn)其為液態(tài)。
2009年12月美國宇航局證實，土衛(wèi)六“泰坦”地表上存在著液體。
“卡西尼號”太空探測器捕捉到由土衛(wèi)六表面湖泊所反射的太陽光線。這一發(fā)現(xiàn)，證實了土衛(wèi)六表面存在液體的說法。
科學(xué)家們由此認(rèn)為，土衛(wèi)六表面一些地區(qū)應(yīng)該分布著許多大型湖泊狀盆地，就是在這些地區(qū)存在液體。土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，與地球有許多相似之處，也正是這一點引起了科學(xué)家們的極大興趣。近20年來，科學(xué)家們已經(jīng)建立了關(guān)于土衛(wèi)六的完整理論。
他們認(rèn)為，土衛(wèi)六表面存在液烴(NGLs) 海洋或湖泊。土衛(wèi)六也被認(rèn)為是太陽系中除地球之外唯一存在液體的行星狀天體。雖然“卡西尼號”傳回的數(shù)據(jù)并不能證明其表面存在巨大的海洋，但是它卻明顯透露了這樣一訊息，即土衛(wèi)六兩極附近地區(qū)存在大型湖泊。
自從“卡西尼”號探測器在2004年開始環(huán)繞土衛(wèi)六運轉(zhuǎn)后，科學(xué)家們一直在尋找“鏡面反射”現(xiàn)象。但是，土衛(wèi)六的北半球一直處在冬季的黑暗之中，而科學(xué)家們認(rèn)為北半球的湖泊比南半球多得多。
一直到2009年8月秋分時節(jié)，太陽的光線才逐漸開始直射到土衛(wèi)六北半球的湖泊之上，此時也正是北半球春天的開始。
由于土衛(wèi)六上空厚厚的大氣層的干擾，土衛(wèi)六表面所反射的太陽光大多數(shù)都被遮蔽。“卡西尼號”探測器也是在偶然間拍下了這張罕見的照片。照片拍攝于2009年7月8日。
科學(xué)研究
或存在生命
土衛(wèi)六上存在豐富的有機化合物和氮等元素，與地球早期生命形成時的環(huán)境相似。土衛(wèi)六上的氰和烴在一定情況下可生成腈，再被星球上的水冰水解，生成羧酸和胺類物質(zhì)，而這兩者還可以生成具有重大意義的氨基酸。不過，土衛(wèi)六上也存在制約生命存在的重要因素。一是溫度過低，二是尚未發(fā)現(xiàn)液態(tài)水的存在，三是土衛(wèi)六沒有磁場保護，所以當(dāng)它有時運行在土星的磁氣層外時，便直接暴露在太陽風(fēng)之下，輻射可能使生命無法存在。
科學(xué)家稱，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六上巨大的碳?xì)浠衔铩氨健焙尚纬善娈惿问健Ｃ绹詈骄值难芯咳藛T表示，這一最新理論或許還能解釋來自這顆衛(wèi)星上的巨大湖泊和海洋的奇怪讀數(shù)。
液體甲烷湖泊
土衛(wèi)六表面的這個新湖泊覆蓋面積有1.3萬平方英里（3.4萬平方公里），它位于土衛(wèi)六南極位置，具有部分湖泊特征。自從“卡西尼”探測器2004年抵達(dá)土星體系，科學(xué)家就致力于研究土衛(wèi)六極地附近甲烷湖泊的特征，該研究證實了大型寒冷的衛(wèi)星也存在著甲烷雨。
科學(xué)家指出，這種新湖泊只是淺薄的沼澤地，但是觀測數(shù)據(jù)顯示當(dāng)暴風(fēng)雨來到時，湖泊將形成足夠深、奔流向前的液體甲烷。前不久，美國約翰斯－霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室的行星科學(xué)家伊麗莎白－圖特爾說：“土衛(wèi)六表面的雷暴模型顯示一次暴風(fēng)雨便可形成數(shù)十厘米深的甲烷雨水。”美國宇航局戈達(dá)德太空研究協(xié)會研究小組成員托尼－德爾杰尼奧（TonyDelGenio）稱，這項研究是證實土衛(wèi)六表面存在液態(tài)甲烷的最直接證據(jù)。
圖特爾說：“人們看到土衛(wèi)六上空的這種云層非常類似于地球的云層，同時人們發(fā)現(xiàn)該區(qū)域表面有液體洪流的跡象。”德爾杰尼奧補充指出，“卡西尼”探測器科學(xué)家在此之前并未注意到這個新湖泊的形成，當(dāng)時由于科學(xué)家們意識到該區(qū)域可能出現(xiàn)大雨，便投入更多的精力觀測出現(xiàn)大雨的特征，忽視了土衛(wèi)六表面形成新湖泊的跡象。
科學(xué)家非常興奮這項研究發(fā)現(xiàn)揭示了土衛(wèi)六的氣候特征變化，當(dāng)2004年“卡西尼”探測器抵達(dá)土星體系，正值土衛(wèi)六南半球處于夏季，北半球處于冬季，暴風(fēng)云主要聚集形成于土衛(wèi)六南極地區(qū)。季節(jié)正接近于春分，這兒不再有任何南半球暴風(fēng)。德爾杰尼奧說：“暴風(fēng)雨主要集中在中緯度地區(qū)，偶爾會出現(xiàn)在低緯度地區(qū)。”2008年，“卡西尼”探測器已完成了4年勘測任務(wù)，計劃延長勘測時間至2010年。該探測器現(xiàn)運行狀況健康正常，任務(wù)操作員希望今后進(jìn)一步延長其工作壽命。
圖特爾在約翰·霍普金斯大學(xué)實驗室的同事拉爾夫－羅雷茲（Ralph Lorenz）并未直接涉及這項研究，他指出像這樣的研究將有助于人們理想地球氣候變化的特點。他在一封電子郵件中寫道：“土衛(wèi)六大氣層擁有大量的甲烷潮濕氣體，因此在度過漫長的干旱之后會出現(xiàn)強烈的暴風(fēng)雨天氣。”
2014年10月31日，美國宇航局的卡西尼飛船在土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六的高層大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷云層。
戈達(dá)德空間飛行中心卡西尼項目科學(xué)家，有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的研究論文第一作者卡里·安德森(Carrie Anderson)表示：“甲烷云層竟然能在土衛(wèi)六大氣中如此高的高度上形成完全出乎意料。此前沒有人認(rèn)為這是可能的。”
地下或存海洋
2012年7月2日消息，據(jù)美國宇航局網(wǎng)站報道，來自卡西尼探測器的最新數(shù)據(jù)顯示土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六冰封的地下可能存在一個液態(tài)水層。有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的論文已經(jīng)被發(fā)表在最新出版的《科學(xué)》雜志上。
論文第一作者，卡西尼項目組成員，意大利羅馬第一大學(xué)的盧西亞諾·列斯(Luciano Iess)說：“卡西尼探測到土衛(wèi)六大幅度的潮汐起伏，這幾乎必然讓人得出其地表下方存在一個隱匿著的海洋的結(jié)論。”他說：“對于水的搜尋是太陽系探測行動的一項重要目標(biāo)，而現(xiàn)在我們又鎖定了一個新的，可能富含水的天體目標(biāo)。”
讓科學(xué)家們做出此項發(fā)現(xiàn)的是潮汐變形現(xiàn)象。土星的巨大引力會讓土衛(wèi)六不斷發(fā)生拉升或擠壓變形。如果土衛(wèi)六完全是由固態(tài)巖石組成的，那么來自土星的引力會造成其地表隆起，形成所謂的“固體潮”，其高度應(yīng)為3英尺(約合1米)左右。然而卡西尼號的實測數(shù)據(jù)顯示這一隆起高達(dá)30英尺(約合10米)。這一數(shù)據(jù)暗示土衛(wèi)六這顆星球并非完全由固態(tài)的巖石物質(zhì)組成。
起先科學(xué)家們并無把握卡西尼號能否探測到由土星引力引起的潮汐隆起。然而卡西尼探測器竟然做到了，它在2006年2月27日至2011年2月18日期間先后6次近距離飛越土衛(wèi)六，在此期間對土衛(wèi)六的重力場進(jìn)行精確測量。這些重力場數(shù)據(jù)，加上美國宇航局深空網(wǎng)(DSN)的協(xié)助，最終精確地給出了土衛(wèi)六表面潮汐隆起的大小數(shù)值。
薩米·阿斯瑪(Sami Asmar)來自美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室(JPL)，同時也是卡西尼項目組成員，她說：“我們進(jìn)行了超高精度的測量工作，很幸運的是卡西尼號探測器和深空網(wǎng)天線之間保持了非常穩(wěn)定的聯(lián)系。土衛(wèi)六在土星引潮力下形成的潮汐隆起，相比其它巨行星，如木星的一些衛(wèi)星上所形成的潮汐隆起而言并不顯著。然而在缺乏實地鉆探條件的情況下，重力場數(shù)據(jù)已經(jīng)是我們能夠獲知土衛(wèi)六內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最好方法了。”
要形成實測值大小的潮汐隆起效應(yīng)，土衛(wèi)六地下的海洋層不必很厚很深。一個位于其堅硬的可變形外殼和內(nèi)部巖石地幔層之間的液態(tài)水層就可以讓土衛(wèi)六在圍繞土星周圍運行時呈現(xiàn)如觀察值所反映的那種隆起或壓縮現(xiàn)象。由于土衛(wèi)六地表主要是由水冰組成的，這在外太陽系衛(wèi)星中十分常見，科學(xué)家們相信土衛(wèi)六的海洋主要成分也應(yīng)該是液態(tài)水。
在地球上，來自月球和太陽的引力作用會在地表海洋上引起潮汐。在開闊的海域，這一隆起數(shù)值可達(dá)2英尺(約60厘米)。來自月球和太陽的引力也會造成地殼中形成固體潮，其幅度約為20英寸(50厘米)。
在土衛(wèi)六表面下方存在液態(tài)海洋這一點本身并不能構(gòu)成這里可能存在生命的結(jié)論。科學(xué)家們傾向于認(rèn)為只有當(dāng)液態(tài)水跟巖石之間存在直接接觸時生命才更有可能出現(xiàn)。而我們尚無法確認(rèn)這一海洋的海底是否是由巖石構(gòu)成的。
這一探測結(jié)果對于揭開土衛(wèi)六上的甲烷持續(xù)補給之謎具有重要意義。在土衛(wèi)六大氣中甲烷含量非常豐富，然而研究人員認(rèn)為甲烷在大氣中應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的，如果土衛(wèi)六大氣能長期保持豐富的甲烷含量，那么就必定存在一個能持續(xù)供應(yīng)甲烷物質(zhì)的來源。
喬納森·魯寧(Jonathan Lunine)是美國康奈爾大學(xué)的卡西尼項目成員，他說：“土衛(wèi)六地下存在液態(tài)水層的發(fā)現(xiàn)非常重要，因為我們希望能理解甲烷是如何被存儲在土衛(wèi)六內(nèi)部的，以及這些儲存的甲烷又是如何被釋放出來的。”他說：“這一點非常重要，因為土衛(wèi)六所有的不同尋常之處都和豐富的甲烷含量有關(guān)，但是其大氣中的甲烷氣體早就應(yīng)該在地質(zhì)學(xué)意義上的短時間內(nèi)被破壞了。”
高溫穹窿構(gòu)造
2012年10月22日消息，根據(jù)美國宇航局卡西尼號探測器發(fā)回的最新圖像，科學(xué)家們在土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六上辨認(rèn)出一些巨大的高溫穹窿形構(gòu)造。這很像烘烤面包時看到的情況，當(dāng)進(jìn)行烘烤時，面包的表皮會凸起并開裂。現(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)為在這顆土星最大的衛(wèi)星上，正在發(fā)生相類似的情形。
此前科學(xué)家們在金星表面觀測到過相似的地形，在金星表面一座名為庫納皮皮(Kunapipi)的火山山頂，探測器拍攝到一個直徑大約20英里(約合30公里)的穹窿狀凸起。研究人員也相信，在土衛(wèi)六表面觀測到的一條長約70公里的狹長裂谷也是由于下部物質(zhì)受熱上涌引起的地表開裂，這種上涌的物質(zhì)有可能是巖漿。
美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室(JPL)卡西尼項目組雷達(dá)設(shè)備科學(xué)家羅斯里·羅普斯(Rosaly Lopes)表示：“這種穹窿形構(gòu)造是此前我們從未在土衛(wèi)六上觀測到過的，這顯示，即便是在長達(dá)8年的探測之后，這顆星球仍在持續(xù)地給我們帶來驚喜。”
這種獨特的構(gòu)造地形可能和地球上的巖蓋相類似，所謂巖蓋就是指上升入侵的熔巖冷凝形成的。美國猶他州境內(nèi)的亨利山便是這種地貌的典型代表。而這張顯示穹窿構(gòu)造的圖像是由卡西尼號探測器在2012年5月22日使用雷達(dá)設(shè)備拍攝的。
另外一個由艾倫·斯托芬(Ellen Stofan)領(lǐng)銜的卡西尼科學(xué)家小組對土衛(wèi)六南半球的雷達(dá)圖像進(jìn)行了仔細(xì)審視，并在這里發(fā)現(xiàn)了古代海岸線的痕跡。土衛(wèi)六是除了地球之外唯一一個被確認(rèn)擁有穩(wěn)定液體存在其表面的星球，盡管這些液體并不是水，而是碳?xì)浠衔铩?/span>
人們還只在土衛(wèi)六的北半球觀測到廣闊海洋的存在。但對卡西尼探測器在2008~2011年之間所收集探測數(shù)據(jù)的分析顯示在土衛(wèi)六南極附近也曾一度存在廣闊的淺海區(qū)域。
斯托芬博士和她的同事們在土衛(wèi)六南半球識別出兩個已經(jīng)干涸或大部已經(jīng)干涸的海洋的痕跡。其中一個這樣已經(jīng)干涸海洋的面積可能曾一度達(dá)到475x280公里的大小，深度可能達(dá)到數(shù)百英尺。土衛(wèi)六南半球面積最大的湖泊安大略湖(Ontario Lacus)正位于一個干涸的海洋范圍之內(nèi)，看起來似乎是曾經(jīng)的汪洋大海僅剩的一部分水域。
而另一個由卡西尼雷達(dá)小組成員，加州理工的奧迪德·安羅森(Oded Aharonson)博士領(lǐng)銜的研究小組則認(rèn)為土衛(wèi)六正在經(jīng)歷和地球的米蘭科維奇周期相類似的長期變化，這是由于軌道運行方面表現(xiàn)出來的長期規(guī)律性變化引起的結(jié)果。這種長期的氣候性變化將導(dǎo)致土衛(wèi)六地表的液體在其南北半球之間來回遷移。根據(jù)這一模型，土衛(wèi)六的南半球在大約5萬年前應(yīng)當(dāng)曾經(jīng)擁有面積廣闊的巨大海洋。
斯托芬博士表示：“土衛(wèi)六表面的海洋正是孕育前生命化學(xué)環(huán)境的現(xiàn)成實驗室，并且我們還知道它正以大約10萬年為周期在南北半球之間進(jìn)行遷移。”他說：“我很想仔細(xì)查看一下土衛(wèi)六北半球的海洋以及南半球已經(jīng)干涸的海洋遺跡，來了解一下這些前生命化學(xué)演化究竟已經(jīng)進(jìn)行到了何種地步。”
卡西尼小組已經(jīng)基本證實了土衛(wèi)六北半球海洋體系的穩(wěn)定性。他們在過去一整個土衛(wèi)六季節(jié)中(即地球上大約6年)一直對這里的海洋進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)視。而此次發(fā)布的拍攝于2012年5月22日的這張圖像中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)北半球的湖泊岸線并未發(fā)生改變，這說明北半球的湖泊并非季節(jié)性事件。相比之下，2010年的一場暴風(fēng)雨之后，土衛(wèi)六赤道附近出現(xiàn)了明顯的變暗色區(qū)域。
人們一直認(rèn)為土衛(wèi)六是太陽系中最大的衛(wèi)星，并取名為泰坦。在希臘神話里，泰坦是一個巨人家族。土衛(wèi)六是科學(xué)家認(rèn)為的太陽系除地球外最有可能存在生命的星球。它是太陽系唯一擁有濃厚大氣層的衛(wèi)星。與地球不同的是，地球的大氣層主要由氮氣和氧氣組成，而土衛(wèi)六的大氣層則主要是甲烷。而且，濃密的大氣反射了大部分的光線，造成反溫室效應(yīng)，使得土衛(wèi)六的地表十分寒冷，溫度只有零下180攝氏度，不可能有液態(tài)水存在。但是2005年兩個科學(xué)家研究小組提出，外星微生物或許生存在泰坦湖泊的液態(tài)碳?xì)浠衔锢铩？茖W(xué)家表示，乙炔在泰坦大氣層形成，下降到泰坦表面。外星微生物吃下乙炔，同氫氣發(fā)生化合作用，來獲取能量。
此后，泰坦表面發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個湖泊，科學(xué)家認(rèn)為其中充滿了液態(tài)乙烷和甲烷混合物。不過由于沒有探測飛船對泰坦湖泊直接取樣，沒有人知道其中的乙炔具體含量。1989年有科學(xué)家估計，泰坦湖泊中的碳?xì)浠衔镆后w內(nèi)乙炔的含量僅為萬分之幾。
環(huán)狀碳?xì)浞肿?/div>
2020年11月3日，美國國家航空航天局（NASA）科學(xué)家在土衛(wèi)六（泰坦）上發(fā)現(xiàn)了一種獨特的環(huán)狀碳?xì)浞肿樱饲皬奈丛谄渌行腔蛐l(wèi)星上發(fā)現(xiàn)過。研究人員認(rèn)為，這些圓環(huán)狀分子可能是生命的組成部分，有望進(jìn)一步揭示生命誕生的奧秘。
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即遠(yuǎn)古地球
在人們的印象中，火星一直是地外生命存在和人類移民的理想場所。但是，隨著土衛(wèi)六的面貌逐漸地被揭開，這種觀點漸漸地淡化了。人類研究發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)六就是45億年前的地球。泰坦具有兩個生命偏愛的特征，那就是沸騰的有機化合物和濃密的有保護性的大氣層。泰坦是太陽系唯一擁有合格大氣層的衛(wèi)星，也是太陽系4個僅有的有著濃密大氣層的巖石質(zhì)星球之一，其它幾個分別是地球、火星和金星。在某些方面，泰坦的大氣層最像地球。它的大氣主要由氮氣組成，氣壓略高于地球。它上面甚至有云，只是這些云的成分是甲烷和其它碳?xì)浠衔铮皇撬：芏嗵丈飳W(xué)家渴望把土衛(wèi)六大氣作為地球大氣的原型去研究，希望能夠發(fā)現(xiàn)地球生命出現(xiàn)前，復(fù)雜有機分子是怎樣產(chǎn)生的。
橙色天空
從地球上觀測，土衛(wèi)六被一層濃密的大氣層包裹著，使人不能窺其真容。而據(jù)光譜分析，大氣層中有著激烈的化學(xué)反應(yīng)。1月14日，當(dāng)“惠更斯”探測器在土衛(wèi)六表面成功登陸后，地球人借助“惠更斯”的眼睛，這才真正地目睹了土衛(wèi)六的部分“容貌”。登陸器在僅有的30分鐘“壽命”中，拍攝了大量圖片，其中一張土衛(wèi)六地表圖片讓世人震驚———廣闊的平原上，散布著大大小小的石頭和冰狀物體，橙色的天空令人著迷。這是人類首次登陸這片神秘的土地，而這里是否會孕育生命？科學(xué)家們充滿期待。
有“湖泊”
2005年6月29日，圍繞土星軌道運行的“卡西尼”飛船拍攝到的一張照片再次讓世人震驚。照片顯示，土衛(wèi)六南極地帶有一處地貌很像湖泊。經(jīng)過觀測，這處地貌長約234公里，寬度近73公里，看起來是一個邊界平滑蜿蜒的暗斑，周圍是淺色的土衛(wèi)六云層。美國宇航局下屬噴氣推進(jìn)實驗室的科學(xué)家認(rèn)為，這很可能就是土衛(wèi)六表面的甲烷湖泊之一，而甲烷是一個類地生命生成前必須的有機物之一。今后，“卡西尼”將39次飛過土衛(wèi)六，如果哪次拍攝到這個“暗斑”像鏡面那樣反光，就可以證明它是真正的液態(tài)湖泊，如果得到證實，那么我們有理由相信這里即將會孕育出新的生命。
孕育出生命
“地外生命”是否存在？我們的地球探測器每次“出訪”外星球，都是帶著這個疑問去探詢。在已知的太陽系中，火星和土衛(wèi)六是最具存在生命條件的星球，盡管這里面存在一些想象，但是從此次“卡西尼”的探索成果來看，土衛(wèi)六的形態(tài)和45億年前的地球極其相似。根據(jù)分析，從土衛(wèi)六的活動來看，如果不出現(xiàn)意外，那么一個新的類地生命將會在15～20億年后出現(xiàn)在土衛(wèi)六上，人類在太陽系當(dāng)中將不再孤獨。
比火星更安全
地球不是我們永恒的家園，而我們的生命之源———太陽，也只剩下50億年的生命。再過50多億年，太陽脫離主序星，那時太陽將會發(fā)生很大的變化，太陽將慢慢地膨脹，所有內(nèi)行星都將被太陽無情地吞沒，更別說地球了，而我們?nèi)祟悾窃趺礃拥拿\呢？幸好，我們在21世紀(jì)初至少從表面上了解到了土衛(wèi)六的大體概況，而這些概況，又使我們相信那里是我們移民的理想地點，比火星強得多。首先，土衛(wèi)六上有厚厚的大氣層，這是抵御宇宙任何侵害的最有力的屏障。其次，土衛(wèi)六遠(yuǎn)離太陽，即使是太陽膨脹后，也產(chǎn)生不了影響。另外，原本寒冷的土衛(wèi)六將被膨脹的太陽的體溫“暖和”到人類可以接受的地步，再加上那時候土衛(wèi)六上的大氣壓力已基本上適合類地生命生存，這里將變成人類的又一個家園。以上這些，在火星上是很難辦到的。
湖泊和四季
美國斯坦福大學(xué)的霍華德－澤伯克爾（Howard Zebker）是該研究小組成員之一，他說：“除非你將混凝土傾注在湖泊中，才能實現(xiàn)真正意義上的平滑，這種類型的湖泊在地球上是不存在的。”天文學(xué)家曾懷疑是否土衛(wèi)六這顆土星最大的衛(wèi)星是干燥還是潮濕的，但大量證據(jù)顯示該衛(wèi)星上存在著液態(tài)湖泊。
“卡西尼”探測器的雷達(dá)裝置于2004年抵達(dá)土星區(qū)域，在土星極地發(fā)現(xiàn)暗色斑塊，由雷達(dá)裝置探測到的黑暗區(qū)域暗示著該區(qū)域非常平滑，暗示著液態(tài)湖泊表面非常光滑，難以反射探測信號。
光譜數(shù)據(jù)顯示土衛(wèi)六表面清晰可見的湖泊充滿著甲烷和乙烷，在土衛(wèi)六冰冷的表面甲烷和乙烷可以液態(tài)形式存在。澤伯克爾稱，從形態(tài)學(xué)角度講，它們看上去就像是湖泊。但是之前雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)顯示這個清晰湖泊的形成具有一定角度，同時并不可能從湖泊表面反射明亮的雷達(dá)閃爍光線，從而顯示該湖泊可能是干燥河床或充滿煙灰的泥塵底部。
研究人員稱卡西尼探測器的雷達(dá)裝置對土衛(wèi)六表面最大的湖泊“安大略湖（Ontario Lacus）”進(jìn)行了觀測，該湖泊在南極的跨越直徑為235公里，其雷達(dá)反射信號非常強。該項研究負(fù)責(zé)人斯坦福大學(xué)的勞倫－懷伊（Lauren Wye）說：“這就像是你持有一個手電筒，直接對著鏡子進(jìn)行照射，其直接反射的光線會強烈刺激你的眼睛。”
卡西尼探測器的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)顯示在數(shù)千平方米的湖泊表面，其表面起伏落差卻不超過3毫米，這比之前所觀測的數(shù)據(jù)平坦10倍。懷伊告訴《新科學(xué)家雜志》說：“真得很難想像即使是固體表面，其表面光滑程度僅在毫米范圍之內(nèi)，更何況是液態(tài)湖泊表面。”
之前的觀測數(shù)據(jù)顯示該湖泊處于液體狀態(tài)，并不是干燥的泥潭。澤伯克爾說：“如果你走在湖泊旁看到干燥后的湖泊，那里的泥水已干燥蒸發(fā)，看上去可能非常平坦，但是干燥后的泥潭會出現(xiàn)深深的裂縫。我們可以推算土衛(wèi)六表面的安大略湖可能是我們從未看到過的光滑湖泊。”
土衛(wèi)六表面存在液體的證據(jù)增強了土衛(wèi)六和地球之間的相似性，土衛(wèi)六是太陽系唯一具有活躍氣候循環(huán)的星體，其表面的湖泊蒸發(fā)液體形成云層，然后降雨再返回至表面，形成河流和通道。這使得土衛(wèi)六成為太陽系最佳支持生命體存在的候選者之一。
如果土衛(wèi)六存在液態(tài)湖泊，那么其表面必然存在著風(fēng)流。早期的計算機模擬預(yù)測土衛(wèi)六湖泊波浪是地球湖泊波浪的7倍高。澤伯克爾說：“這項最新研究與之前的推測背道而馳，這是一種特殊的湖泊，很可能其表面較為粗糙，但是我們并未觀測到起伏波浪的跡象。雖然我們并不清楚低溫狀態(tài)下甲烷和乙烷的物質(zhì)特性，但我們推測該湖泊的液體非常稠密，具有一定的黏性，就像是蜂蜜一樣。”
研究人員指出土衛(wèi)六極地存在著交替的季節(jié)，能夠緩和調(diào)節(jié)惡劣的氣候。但是其季節(jié)變更非常慢，土衛(wèi)六1年的時間相當(dāng)于地球30年的時間。
美國亞利桑那州立大學(xué)的喬納森－盧寧（Jonathan Lunine）說：“這是土衛(wèi)六極地區(qū)域一年時間內(nèi)處于靜止休眠狀態(tài)的階段，總地來講，土衛(wèi)六表面湖泊充滿液體的證據(jù)是確鑿的，我們認(rèn)為安大略湖充滿著液體。”
澤伯克爾稱，我們下一步還必須深入分析該湖泊的中部，通過一些間接的測量方法和模型進(jìn)行分析。
河道
由美歐意聯(lián)合開發(fā)的卡西尼號土星探測器在土星的最大衛(wèi)星土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的痕跡，酷似埃及的尼羅河，從其“源頭”到土衛(wèi)六上的“大型海洋”長度達(dá)到了近400公里，約為250英里，是迄今發(fā)現(xiàn)的最長“外星河流”，而卡西尼號探測器上的高分辨率雷達(dá)成像系統(tǒng)為科學(xué)家們揭示了土衛(wèi)六存在的“黑暗河流”，而且具有蜿蜒狀的光滑性質(zhì)，暗示其中可能存在某種液體。
以往對土衛(wèi)六的觀測研究顯示，土衛(wèi)六是太陽系中除了地球以外唯一存在遼闊“海洋地貌”的天體，并且有著表面液體循環(huán)機制，然而土衛(wèi)六大氣環(huán)境確實非常寒冷的，這意味著即便是有水存在也無法自由流淌。科學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六上的液體由液態(tài)甲烷、乙烷等碳?xì)浠衔锝M成。有趣的是，在卡西尼號探測器顯示的土衛(wèi)六河流系統(tǒng)并不是一個完整通暢的溝渠，而是存在部分的斷層線，這個信息暗示了土衛(wèi)六基巖中存在斷裂現(xiàn)象。
河谷
土衛(wèi)六是人類所發(fā)現(xiàn)的唯一一個表面存在穩(wěn)定液態(tài)物質(zhì)的星體，只不過這些液態(tài)物質(zhì)并不是水，而是乙烷或甲烷等烴類物質(zhì)。
據(jù)英國《每日郵報》網(wǎng)站的報道，美國國家航空航天局（NASA）的科學(xué)家借助土星探測器“卡西尼”號在土衛(wèi)六表面發(fā)現(xiàn)了一條長約400公里、流著液態(tài)烴（碳?xì)浠衔铮┑暮庸龋渫庑闻c地球上的尼羅河很相似。
據(jù)“卡西尼”號太空探測器2012年9月26日所拍攝的一張雷達(dá)照片顯示，該河谷流經(jīng)土衛(wèi)六的北極，最后流入位于該地區(qū)的麗姬亞海（Ligeia Mare），長度約有400公里，這是人類首次在地球之外發(fā)現(xiàn)如此龐大的“水系”。此外，由于整條河流呈暗色，所以科學(xué)家推斷河谷里流著的可能是液態(tài)烴。
“土衛(wèi)六是我們所發(fā)現(xiàn)的除地球之外唯一一個表面存在穩(wěn)定液態(tài)物質(zhì)的星體，”NASA噴氣推進(jìn)實驗室的雷達(dá)項目小組負(fù)責(zé)人史蒂夫·沃爾介紹說：“這張圖片讓我們看到了存在液體循環(huán)的土衛(wèi)六：‘雨水’在其表面降落后隨河流注入湖泊和海洋，在那里‘雨水’會被蒸發(fā)，然后再次開啟新的循環(huán)。”在地球上，液體指的是水，而在土衛(wèi)六，液體則是甲烷，不過這二者都對星體表面的幾乎所有的天氣現(xiàn)象有影響。”
“卡西尼”號探測器是“卡西尼-惠更斯任務(wù)”的一部分，該任務(wù)是NASA、歐洲航天局和意大利航天局的一個合作項目，主要目的是對土星系進(jìn)行空間探測。“卡西尼”號探測器于1997年發(fā)射升空，在2004年抵達(dá)目的地，開始環(huán)繞土星飛行，并對土星表面及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場進(jìn)行深入考察。2005年，“卡西尼”號開始對土衛(wèi)六的表面和大氣狀況進(jìn)行探測，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回地球。
土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，約比月球重80%，同時是人類所知的唯一一個擁有較厚大氣層的衛(wèi)星。
休眠冰火山
2015年1月26日消息，據(jù)媒體報道，美國天文學(xué)家在土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)了一座1000米高的休眠冰火山，它的四周被巨大的沙丘環(huán)繞，旁邊還有一個約1200米深的火山口。此座冰火山是科學(xué)家迄今為止在衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)的最大的冰火山，并被天文學(xué)家命名為“Sotra”。
據(jù)悉，地球內(nèi)部的熔巖穿過地球外殼噴發(fā)而出時就會形成火山噴發(fā)。而土衛(wèi)六的地表下面有一層厚厚的冰層，太陽系極端的溫度造就了土衛(wèi)六上堅硬的冰層，如果土衛(wèi)六內(nèi)部持續(xù)出現(xiàn)高熱量，那么冰層就會變成密度小的融冰，隨之就會噴發(fā)而出形成冰火山噴發(fā)。
科學(xué)家介紹，“Sotra”與其他衛(wèi)星上的冰火山噴發(fā)時釋放出的噴發(fā)物相似，即都會噴發(fā)出大量的熾熱融冰和氣體。土衛(wèi)六大氣層中的甲烷氣體會被10億英里以外的太陽光分解，如果沒有資源能夠及時對甲烷氣體進(jìn)行補充，所有的甲烷氣體都會在幾百萬年后消失。但類似“Sotra”冰火山卻能夠提供類似的資源，它在爆發(fā)時會釋放出甲烷和乙烷等氣體。科學(xué)家推測，土衛(wèi)六每1000年就會有像“Sotra”一樣的冰火山噴發(fā)，這樣就會為土衛(wèi)六的大氣及時補給甲烷氣體。科克表示，這個發(fā)現(xiàn)可以很好的解釋為何外行星的大氣中富含甲烷氣體。
甲烷生命
美國宇航局發(fā)布的新聞稱在土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)了冰下海洋，總蓄水量甚至比地球還多，我們有理由相信在土星龐大的衛(wèi)星群中還擁有更加奇特的衛(wèi)星。土衛(wèi)六就是一顆頗有爭議的衛(wèi)星，此前科學(xué)家在土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)了風(fēng)的痕跡，這暗示土衛(wèi)六上的液態(tài)烷烴海洋表面可能出現(xiàn)波浪，相比較土衛(wèi)二而言，土衛(wèi)六簡直是太陽系內(nèi)惡劣的星球之一，雖然土衛(wèi)六上沒有液態(tài)水，但科學(xué)家仍然想知道其烷烴海洋中是否存在生命。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的大氣壓力是地球的1.5倍，但引力環(huán)境卻比較弱，如此低的引力卻能夠保持濃厚的大氣確實是一個奇跡。根據(jù)卡西尼土星探測器的數(shù)據(jù)，土衛(wèi)六大氣令人窒息，擁有95%的氮氣和5%的甲烷，因此土衛(wèi)六的大氣是不能呼吸的。如果你有幸抵達(dá)土衛(wèi)六的表面，那么可能不需要穿著加壓太空服，由于1.5倍的大氣壓力比較接近地球的氣壓，你只要借助呼吸面罩和防寒宇航服即可。
在土衛(wèi)六的表面看天空，幾乎滿眼都是土星的影子，大約三分之一至二分之一的天空都被土星的身影填滿，十分科幻。土衛(wèi)六的引力大約是地球的14%，僅僅比月球的引力場弱一些，表面平均溫度能夠到達(dá)零下290華氏度，大約為零下179攝氏度。土衛(wèi)六也是一顆被潮汐鎖定的衛(wèi)星，其一面永遠(yuǎn)朝向土星，這與我們的月球一樣，只有一面朝向地球。
土衛(wèi)六是太陽系內(nèi)極少數(shù)擁有表面液態(tài)物質(zhì)的天體，科學(xué)家認(rèn)為液態(tài)烴海洋中可能存在生命，康奈爾大學(xué)的研究人員甚至模擬出一種能夠在土衛(wèi)六海洋中生存的生命，它們以甲烷為能量來源。不過土衛(wèi)六上是否存在外星生命還需要實地考察，如果有一天探測器能抵達(dá)土衛(wèi)六的烷烴海洋下方，或許能夠確認(rèn)這里是否有生命。
存在生命跡象
據(jù)美國太空網(wǎng)報道，在過去30年里，科學(xué)家已知道一種叫做索林斯(tholins)的復(fù)雜碳化合物存在于彗星和太陽系其他行星的大氣層中，理論上，索林斯可以與水進(jìn)行叫做水解的化學(xué)反應(yīng)，從而制造出類似于地球早期階段的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)。
在地球上，復(fù)雜有機分子被認(rèn)為是生命形式出現(xiàn)的早期階段，比如被稱為生命起源前的混合物。土衛(wèi)六是土星最大的一顆衛(wèi)星，它主要是由冰物質(zhì)構(gòu)成的。許多冰在隕星碰撞或地下活動中可能融化，生成“冰火山”噴射出包括混合氨氣和水的“巖漿”。
是否形成于土衛(wèi)六大氣層中的索林斯通過隕星碰撞或冰火山與液態(tài)水臨時性反應(yīng)，在水凍結(jié)之前生成潛在的生命起源前有機分子？沒有科學(xué)家可以準(zhǔn)確地進(jìn)行解釋。
美國亞利桑那州大學(xué)行星科學(xué)系研究生凱瑟琳·尼什在實驗室里進(jìn)行了為期多天的研究，她在近冰凍溫度條件下通過水解形成類似索林斯的物質(zhì)。她將這項研究報告發(fā)表在《天體生物學(xué)》雜志上。暴露在土衛(wèi)六上的液態(tài)水被認(rèn)為持續(xù)存在數(shù)百至數(shù)千年，像這樣的固態(tài)冰融化成液態(tài)水的反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生。很可能類似這樣的反應(yīng)同樣發(fā)生于早期地球。
在實驗室里，尼什在低溫放電狀態(tài)下將5%甲烷和95%氮混合形成類似索林斯的一種有機混合物質(zhì)，她將這種索林斯樣本融解在水中，然后放置在40攝氏度水環(huán)境中避免出現(xiàn)冷凍，進(jìn)而測量其水解混合的比率。結(jié)果顯示，10%索林斯形成了有機混合物，它與水中的氧發(fā)生反應(yīng)，形成了復(fù)雜的有機分子。
當(dāng)尼什的研究報告發(fā)表在科學(xué)期刊上時，她的理論也遭到了批判。瑞塞勒理工學(xué)院研究員教授詹姆士·費里斯從事土衛(wèi)六大氣層化學(xué)性質(zhì)研究許多年，他指出尼什的研究存在著“缺陷”，其原因是她使用放電方法形成索林斯，然而土衛(wèi)六大氣層很可能是通過紫外光線和帶電輻射粒子形成索林斯的。
費里斯使用紫外光線混合了類似土衛(wèi)六大氣層中的氣體進(jìn)行了一項實驗，他說，“放電所形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紫外線光分解不一樣，因此其水解時間也完全不相同。許多光化學(xué)進(jìn)程形成的碳?xì)浠衔锊⒉慌c水發(fā)生反應(yīng)。”
尼什對此作出反應(yīng)，她指出，電子或等離子的釋放意味著模擬帶電粒子的交互作用。她贊同費里斯所說的紫外光線輻射形成索林斯更像土衛(wèi)六大氣層中的薄霧。但是她認(rèn)為這樣形成的化合物多數(shù)不與水發(fā)生反應(yīng)。
她承認(rèn)自己的研究工作并不是理想的呈現(xiàn)土衛(wèi)六大氣層的化學(xué)特性，她說，“形成在低壓狀態(tài)下的索林斯要比高壓狀態(tài)下更像土衛(wèi)六薄霧，你可以在低壓狀態(tài)使用紫外光線制造索林斯，但不能在低壓狀態(tài)下使用等離子釋放制造索林斯。我們實驗所需的大量索林斯必須通過放電技術(shù)來制造，通過紫外光線光分解只能生成一小部分。”
尼什的這項研究并不能完整地表現(xiàn)出土衛(wèi)六行星的化學(xué)性質(zhì)，該研究表明類似的化學(xué)反應(yīng)在液態(tài)水環(huán)境中可生成顯著數(shù)量的有機混合物。在土衛(wèi)六表面，生命起源前分子可能存在于碰撞隕坑和冰火山的融化水中，類似這樣的進(jìn)程很可能發(fā)生于地球早期生命孕育階段，那時的早期地球大氣層還未出現(xiàn)顯著數(shù)量的氧氣。
別樣生命存在
土星的大衛(wèi)星土衛(wèi)六擁有太陽系中神奇的表面環(huán)境，充滿液態(tài)甲烷和碳?xì)浠衔锏氖澜缈赡艽嬖谟腥さ纳Ｃ绹的螤柎髮W(xué)天體生物學(xué)家和化學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六在許多方面是地球的孿生兄弟，土衛(wèi)六是太陽系最大的衛(wèi)星，比水星還大，表面的大氣壓力比地球要高一點，而且也有大氣。更重要的是，土衛(wèi)六時太陽系除地球外唯一一顆擁有表面液態(tài)物質(zhì)的星球，卡西尼探測器發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六上的湖泊和河流，甚至在土衛(wèi)六的極地地區(qū)，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)最大的湖泊。
土衛(wèi)六大氣中存在復(fù)雜的有機分子，科學(xué)家認(rèn)為這是生命的基石，于是科學(xué)家猜想土衛(wèi)六的液態(tài)甲烷世界中可能有怪異的生物，比如能夠在零下180攝氏度的環(huán)境中生存，利用液態(tài)烷烴作為能量來源。這一猜想的根據(jù)來自卡西尼探測器對土衛(wèi)六的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)液態(tài)甲烷的環(huán)境有可能出現(xiàn)奇怪的生物，康奈爾大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)，磷脂分子的形成是地球生命出現(xiàn)的重要一個步驟，而土衛(wèi)六的環(huán)境有助于磷脂分子的出現(xiàn)。
土衛(wèi)六上如果存在生命，那幾乎肯定是擁有細(xì)胞膜的細(xì)胞個體，卡西尼號飛船數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣中存在非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，丙烯腈可能是土衛(wèi)六生命細(xì)胞膜中的基礎(chǔ)物質(zhì)，目前實驗室已經(jīng)可以在土衛(wèi)六的環(huán)境下模擬產(chǎn)生此類物質(zhì)。因此丙烯腈膜可能是土衛(wèi)六生命的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，計算化學(xué)仿真結(jié)果表明其能夠適應(yīng)土衛(wèi)六上的環(huán)境。為了進(jìn)一步證明土衛(wèi)六是否存在生命，我們應(yīng)該派遣一艘探測器前往土衛(wèi)六的甲烷海洋，或許這是最直接的證明方式。
宜居星球榜首
行星宜居度指數(shù)則考慮一組完全不同的因素，如星球表面究竟是巖質(zhì)的還是冰凍的、星球是否有大氣層、是否有磁場等。
設(shè)計出行星宜居度指數(shù)和地球相似度指數(shù)兩大指標(biāo)體系，對可能存在外星生命的星球進(jìn)行可能性排序。兩類指標(biāo)體系分別為行星宜居度指數(shù)和地球相似度指數(shù)。根據(jù)科學(xué)家們的評估結(jié)果，土星最大衛(wèi)星土衛(wèi)六和系外行星Gliese 581g分別位居兩大指標(biāo)宜居星球排行榜之首，被認(rèn)為是最宜居的外星世界。系外行星Gliese 581g位于天秤座內(nèi)，距離地球大約20.5光年。科學(xué)家們的研究成果發(fā)表于《天體生物學(xué)》雜志之上。
參考資料
[1]
土衛(wèi)六大氣層發(fā)現(xiàn)獨特環(huán)狀碳?xì)浞肿樱蚴巧M成部分_科技湃_澎湃新聞-The Paper · 澎湃新聞[引用日期2020-11-04]
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