正值夏季假期,科學家們發現了太陽系最新的海灘目的地。可惜的是,沒有辦法到達那裡——至少不容易。研究人員今天在《自然》雜誌上報告說,他們在土星衛星泰坦星表面發現了一個深色的液態湖,周圍環繞著較淺的海岸線和一個“海灘”。這個足狀湖是第一個被證實的地球外液態水體,可能充滿了碳氫化合物,這種簡單的化合物在地球上也常見。
“這是泰坦星上存在液體和液態碳氫化合物的首個確鑿證據,”主要研究作者羅伯特·布朗說,他是亞利桑那大學月球與行星實驗室(LPL)的行星科學教授,該實驗室位於圖森。
美國國家航空航天局(NASA)的環繞卡西尼號探測器上的儀器,自2004年6月以來,一直在研究土星及其衛星,包括最大的衛星泰坦星,揭示了泰坦星南半球一個安大略湖大小的物體中存在有機(含碳化合物)液態乙烷。在北半球也發現了類似的地塊,表明泰坦星表面可能遍佈這樣的碳氫化合物海洋。
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研究人員利用卡西尼號的可見光和紅外 mapping 光譜儀(VIMS)證實了液態乙烷的存在,該光譜儀捕捉到了碳氫化合物的明顯光譜特徵。乙烷是在陽光分解泰坦星高層大氣中的甲烷時形成的。理論認為,這種乙烷隨後形成雲層並以降雨的形式落到地面,透過侵蝕切割出溪流,並將它們彙集成湖泊。
泰坦星長期以來以其朦朧的橙色大氣層吸引著天文學家,該大氣層從衛星表面延伸超過 600 英里(965 公里)。泰坦星是唯一擁有如此厚氣體覆蓋層的衛星。大氣層主要由氮氣和微量甲烷以及其他碳氫化合物組成,包括丙烷,丙烷是地球上燒烤的首選燃料。泰坦星的直徑為 3,200 英里(5,150 公里),比水星大,僅比火星小約 25%,是太陽系中僅次於木星的木衛三的第二大衛星。
液態乙烷或甲烷一直被懷疑存在於泰坦星表面。這項發現支援了泰坦星擁有類似地球的“水文迴圈”的觀點,但不同的是,地球是水(形成雲,降雨並蒸發成雲),而泰坦星則有兩種物質——甲烷和乙烷——在起作用,研究合著者、美國宇航局噴氣推進實驗室(位於加利福尼亞州帕薩迪納)的行星科學家克里斯托夫·索廷說。
除了結束關於泰坦星上液體的爭論外,這項發現可能有助於確定未來任務的路線。美國國家航空航天局和歐洲航天局一直在討論重返泰坦星;約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(位於馬里蘭州勞雷爾)的行星科學家拉爾夫·洛倫茲說,這一發現加強了向泰坦星上的湖泊傳送“濺落著陸器”或漂浮探測器,以採集湖泊內容物的理由。
這個液態池被命名為安大略湖(Ontario Lacus),以北美洲大小相似的大湖命名,幾乎吸收所有光線,這意味著在人眼看來它會是黑色的,LPL 的布朗說。資料還顯示,湖面光滑,沒有任何波紋或波浪,布朗說這令人驚訝。他和他的團隊原本預計會看到那裡假定的風造成的波浪作用。
泰坦星上存在生命的可能性很小。“這取決於你有多開放的心態,”LPL 的行星科學和物理學教授喬納森·盧寧說,他沒有參與這項研究。“如果你把地球生物扔到泰坦星表面,它會死亡。但是液態碳氫化合物有可能維持奇異的生命形式。”
已證實的有機化合物以及氮氣的存在意味著泰坦星的化學組成與生命發展早期的早期地球非常相似。“這些化合物是 DNA 等複雜分子的構建模組,”布朗說。普遍的觀點是,由於泰坦星的寒冷溫度(平均 -294 華氏度(-181 攝氏度)),在泰坦星上創造資訊儲存、自我複製分子(如 DNA)所需的化學反應停止了。表面缺乏液態水,這是我們所知的生命的關鍵成分,這是泰坦星上生命停滯不前(如果曾經開始過)的另一個原因。
但布朗指出,火山和其他構造活動可能會增加能量,甚至將水新增到混合物中。如果發生這種情況,當談到生命在泰坦星明顯非地球的氣候中找到生存之道時,“一切都無法預測,”他說。
“如果我們在泰坦星上發現生命,”盧寧說,“這將表明生命確實是一種基本的宇宙現象,並且它可以在與我們認為適宜居住的條件截然不同的條件下發生。”