迷人的土衛六泰坦：有喀斯特地貌又有「幽靈湖泊」！

來源：NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS

宇宙中有這樣的一個世界：雨水落下之後會聚集在湖泊和池塘里，滲入周圍的岩石，蒸發掉，然後又再次落下，這就是土星的衛星，土衛六(泰坦)，只不過那裡下的雨水不是水，而是液態甲烷。

兩篇新論文探索了這種熟悉而又陌生的無水「水循環」在泰坦衛星表面的發生過程。為了做到這一點，這兩個獨立的研究團隊把他們的目光放在了卡西尼號任務的數據上(該任務於2017年9月結束)。卡西尼號宇宙飛船在這顆巨大的衛星外飛越了100多次，在飛行過程中對這個奇異世界收集了至關重要的觀測數據。

其中一些觀察結果向科學家們展示了一些非同尋常的東西：他們首次看到了泰坦表面上的液體，而不僅僅只是這些液體的跡象。「泰坦是地球之外唯一一個我們看到地表有液體的星球，」美國宇航局噴氣推進實驗室的行星科學家羅莎莉·洛佩斯(Rosaly Lopes)沒有參加這兩篇論文的研究，但她說，「我們中的一些人喜歡稱泰坦為太陽系外部的地球。」

「泰坦是太陽系中最有趣的衛星，我覺得這樣說有些人可能會有異議，但我認為這是事實，」約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家香農·麥肯錫(Shannon MacKenzie)說，但這並不意味著這個衛星就比較容易理解，「泰坦給了我們很多謎題，」她說。

麥肯錫的研究分析了一個潛在謎題：泰坦地表的某一部分有三個小特徵，當卡西尼號第一次發現它們時，科學家們認為這些是充滿液體的湖泊，但當飛船返回該地區時，它們似乎已經乾涸了。觀察結果表明，這些液體要麼是蒸發了，要麼是滲透到周圍的行星表面。

麥肯錫和她的合作者認為，這些「幽靈湖泊」可能是泰坦季節性變化的證據。(宇宙飛船對該地區的兩次觀測間隔了7個地球年，在此期間，泰坦的北半球從冬天過渡到春天。)

但是情況可能沒有那麼簡單，因為這兩組觀測是用不同的儀器進行的。卡西尼號只會用它的雷達儀器或它的視覺和紅外線攝像機來收集數據，但這兩種成像儀器不能同時使用，在飛船第一次飛越時，該區域因為太暗而無法使用攝像機。

所以麥肯錫和她的同事不得不把儀器的變化作為一個潛在的變數考慮進去。但她仍然相信在這兩次飛越中有些東西是不同的，很有可能那裡有過液體，只是後來消失了。麥肯錫說，即使兩次近距離飛越中不同的信號是由其他一些現象引起的，她仍然對這些現象背後的信息很感興趣，因為泰坦是有可能孕育生命的潛在星球之一。

麥肯錫說：「如果我們轉而研究泰坦表面的其他一些新發現的物質，那也很有趣，因為泰坦上的沉積物對生物起源前的化學過程研究非常重要。」

儘管麥肯錫只關注了三個似乎已經消失的小湖泊，但在卡西尼號對該地區的觀測中，很多湖泊依然可見。在昨天發表的第二篇論文中，科學家們使用雷達數據研究了幾個大得多的湖泊。

在卡西尼號於2017年4月最後一次飛越土衛六期間，該航天器被設定為在湖區收集一種被稱為測高度計(altimetry)的特殊數據，該數據用來測量不同物質的高度。加州理工學院(Caltech)的行星科學家馬可·馬斯托朱塞佩(Marco Mastrogiuseppe)已經用類似的數據測量了泰坦上一些海洋的深度，這些海洋的液體體積要大得多，而卡西尼團隊希望馬克可以對湖泊進行相同測量。

馬克和他的同事在他們的新論文中也確實這樣做了，他們確定了這些湖泊深度超過328英尺(100米)深，並確定了它們的內容化合物主要是液態甲烷。他說：「我們意識到，從本質上說，這些湖泊的組成與海馬湖非常非常相似。我們相信這些水域來源是當地的雨水，雨水降落到地表，然後這些盆地再將它們排出。」

這表明，在泰坦地表下可能存在另一個與地球相似的特徵：洞穴。在地球上，許多洞穴是由水溶解掉諸如石灰石之類岩石而形成的，這種流水作用會留下一種被稱為喀斯特地貌的景觀，地貌特徵是泉水、含水層、洞穴和天坑。

研究泰坦湖泊水域的研究人員認為，他們發現了類似喀斯特地貌類型的特徵，而且他們也沒有發現連接所有這些不同水體特徵的水道，這就是為什麼馬可和其他人懷疑一些液體可能正在滲入自身周圍的地形，就像地球上的喀斯特地貌一樣。

洛佩斯說：「泰坦確實是一個在地質學上與地球相似的世界，而我們此前也從來沒有試過研究液態水域和地質學之間的相互作用。」但新的研究開始通過在另一個行星上觀察這些相互作用的運行來實現這一目標。

當然，在這麼遙遠的距離之外、對一個從未成為任何任務主要焦點的衛星進行這些相互作用的研究是非常困難的。洛佩斯說：「我們一直在討論機器人探險者可以執行的可能任務，它們可能爬進月球和火星上的熔岩管和洞穴里。我們能不能在未來派一個這樣的機器人爬到這個地形和洞穴里看看下面有什麼?」

這樣的任務可能不會很快實現，但美國宇航局目前正在很認真地考慮一個名為「蜻蜓」的項目，該項目將把一架無人機送到這個奇怪的衛星上。如果被選中的話，該任務將於2025年發射，9年後到達泰坦。如果美國宇航局不選擇蜻蜓任務，那很有可能會出現另一個概念任務。麥肯錫說：「泰坦是在是太迷人了，我們一定會回去的。」

麥肯錫和馬克的論文都發表在4月15日的《自然天文學》雜誌上。

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