我們的太陽系充滿了海洋。但其中只有少數幾個引起了我們的注意。
在1979年飛越木星期間，美國宇航局的旅行者1號宇宙飛船發現木衛二的表面是由碎裂的水冰組成的，就像冰山漂浮在隱藏的海洋之上。當探測器繼續前往土星時，它測量了土星巨大的衛星土衛六泰坦，並揭示這個寒冷的世界擁有濃厚的大氣層，可以在面紗般、極冷的表面之下維持液態碳氫化合物的湖泊或海洋。
美國宇航局的伽利略任務於1995年抵達木星，以及後來的土星軌道飛行器卡西尼號（美國宇航局和歐洲航天局（ESA）之間的聯合專案）的後續行動，證實了早期關於地外海洋的證據。伽利略號還暗示，另外兩顆木星衛星，木衛四卡利斯托和木衛三蓋尼米德，可能也蘊藏著海洋。卡西尼號在研究土星系統的13年中發現了大量存在含海洋衛星的證據。部分由於這些發現，伽利略號和卡西尼號都被故意撞向各自的氣態巨行星主體，在其大氣層中燒燬，以避免任何生物汙染每顆行星上有希望的衛星的機會。伽利略號的自焚發生在2003年，卡西尼號的壯麗結局剛剛在9月15日上演。
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當卡西尼號於2004年到達土星時，它部署了歐洲製造的惠更斯號著陸器，降落在土衛六泰坦冰凍的表面，在那裡它發現了一個由甲烷-乙烷湖泊和碳氫化合物雪組成的奇異景觀。在後來的觀測中，卡西尼號揭示土衛六泰坦在其碳氫化合物泥濘的表面之下擁有一個水海洋。然而，卡西尼號調查的突破性明星無疑是土衛二恩克拉多斯，一顆冰冷的衛星，大約有英格蘭那麼寬——研究人員曾認為它太小，無法維持太多有趣的地質活動。
出乎意料的是，卡西尼號發現這顆衛星從其南極噴射出鹹水蒸汽羽流——這是一個明確的跡象，表明某種神秘的海洋隱藏在其冰殼之下。人們認為，有液態水的地方，很可能就有生命——就像地球上一樣，水構成了我們所知的生物學的基石。與木星的衛星木衛二不同，伽利略號曾顯示木衛二含有一個無陽光的海洋，可能密封在厚厚的冰殼之下，土衛二的羽流提供了一種獲取其黑暗水域直接樣本的方法。星光熠熠的天體生物學家立即愛上了這顆小衛星——他們現在仍然如此。
但是，其他天體生物學上有趣的衛星也在土星周圍環繞。距離土衛二40多萬公里的地方，另一顆冰冷的衛星在旋轉，名為土衛四狄俄涅。它比土衛二大兩倍，同樣覆蓋著冰雪，它與土衛二還有另一個共同點：它可能也是一個海洋世界。“關於狄俄涅海洋的證據非常充分”，噴氣推進實驗室的高階研究科學家邦妮·布拉蒂說，她曾參與卡西尼號任務。“我有點覺得這是我們離開土星系統時遺留下來的一件事，我們只是沒有解答。”
海洋世界是太陽系中能夠（或過去像火星一樣）保持足夠液態水以形成海洋、湖泊和其他潛在的水生生命居所的天體。今天在外太陽系新發現的仍然蘊藏海洋的海洋世界都擁有某種內部能源，使其免於像它們的某些兄弟姐妹一樣凍結成固體。科學家們對細節爭論不休，但大多數人同意，這些世界是由放射性衰變和潮汐加熱（來自母行星引力的地殼摩擦引起的彎曲）的組合從內部加熱的。
布拉蒂列出了狄俄涅加入這個精英俱樂部的理由：它的表面相當光滑，這意味著有東西一直在填充和覆蓋隕石坑和裂縫可能形成的地方。從環繞衛星的地下水庫上升的液態水，然後凍結，可以很好地做到這一點。來自卡西尼號儀器的初步證據也暗示了羽流活動——儘管比土衛二弱得多——就好像在狄俄涅內部也存在類似的但更微妙的機制。布拉蒂和其他人懷疑，狄俄涅為數不多的山脈之一，亞尼庫魯姆山脊可能在某種程度上負有責任，但科學家們在卡西尼號終止任務之前未能收集到確鑿的證據。
亞尼庫魯姆山脊可能是狄俄涅相當於土衛二南極的地方，那裡的水噴射到60多公里外的太空。在後者上，這種機制（稱為低溫火山作用）由水下海洋提供動力——並且有類似的證據，儘管更間接，表明亞尼庫魯姆山脊是狄俄涅上類似“低溫火山”羽流活動的來源。
卡西尼號對狄俄涅引力場的測量也表明，表面之下正在發生一些奇怪的事情。當宇宙飛船飛過一個完全固體的天體時，宇宙飛船的軌跡往往或多或少是“直線”。簡單來說，它飛過時，吸引它的引力大小沒有可察覺的差異。但是，如果天體不太均勻——例如，冰殼下的液態海洋——宇宙飛船的軌跡可能會由於這種液體質量而表現出微弱但可檢測到的偏差。這正是卡西尼號掠過狄俄涅時所經歷的。“如果狄俄涅有一個海洋，那是可能存在宜居環境的另一個例子，因為我們有液態水——有一個熱源，並且可能存在有機分子，這些分子有助於原始細菌生命的形成”，布拉蒂說。
狄俄涅並不是唯一一個被許多痴迷於土衛二、土衛六和木衛二的天體生物學家忽略的有希望的地方。至少還有六個其他海洋世界可能值得納入探索外星生命的行列。“可能”是這裡的關鍵詞——這些經常被忽視的海洋往往不如它們更受歡迎的同類那樣容易接近。它們要麼被鎖在更厚的冰殼之下，要麼就離太陽系太遠（在天王星和海王星的衛星的情況下），以至於沒有人能說它們的隱藏海洋到底有多有希望。也就是說，除了狄俄涅——它似乎是土衛二和木衛二之間一個更沉寂但同樣有趣的混合體。
所有衛星中質量最大的衛星
木衛三蓋尼米德是一顆真正的巨型衛星。它比水星大，而且比火星小不了多少，它本應是一顆行星，但由於其宿主木星，永遠失去了崇高的地位。正如狄俄涅長期以來被土衛二和土衛六的光芒所掩蓋一樣，木衛三蓋尼米德往往屈居於其姐妹海洋世界木衛二之後，木衛二計劃在2020年代的某個時候由美國宇航局的歐羅巴快船任務進行近距離研究。但木衛三蓋尼米德也值得研究：從地球軌道上的哈勃太空望遠鏡從遠處觀測到的表面上明顯的極光活動週期，揭示了衛星磁場的振盪，這最好用表面以下數百公里的巨大海洋的內部晃動來解釋。
有多大？歐洲航天局未來木星冰衛星探測器（JUICE）的專案科學家奧利維爾·維塔斯說，木衛三蓋尼米德的海洋甚至比木衛二的還要大——並且可能是整個太陽系中最大的。“據信木衛三蓋尼米德的海洋比木衛二的海洋含有更多的水”，他說。“木衛三蓋尼米德海洋中的水是地球海洋的六倍，是木衛二的三倍。”
JUICE將圍繞木衛三蓋尼米德執行，讓科學家有機會詳細研究這顆二等衛星。在前往那裡的途中，探測器將多次掠過另一顆可能含海洋的木星衛星，木衛四卡利斯托。“我們認為木衛四卡利斯托也蘊藏著地下海洋，但現有資料尚不清楚”，維塔斯說。“我們希望做的是檢查是否存在海洋——如果存在，則檢查其深度。”
冰巨星周圍的冰衛星
在木星和土星之外，也可能發現其他海洋世界。衛星天衛一艾瑞爾在兩天軌道內，僅在距離氣態巨行星天王星19萬公里的地方旋轉。我們對這顆衛星的所有了解都來自1986年旅行者2號宇宙飛船的一次相遇。那次飛越顯示天衛一艾瑞爾相對光滑，就好像它的表面不斷被深處的活動更新一樣。目前認為它是天王星系統中唯一的海洋世界。
天衛一艾瑞爾表面的光滑度可能是“噴出型低溫火山作用”的標誌，或者是將物質拋到世界表面的間歇泉活動。想象一下地球上火山噴出的熔岩流，只不過熔岩流是由熔化的冰組成的——換句話說，是液態水。約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家齊比·特圖爾說，發現和研究低溫火山作用的例項將是“太陽系演化中的聖盃”，可以解釋冰冷的世界（無論是否是海洋世界）如何隨時間變化。她說，天衛一艾瑞爾的地質情況與天王星環之間也可能存在初步聯絡——但如果沒有更多資料，就無法說太多。（土衛二的羽流也類似地與土星的一個環相互作用，透過注入冰粒子穩步補充和維持環的稀薄存在。）“真的，瞭解這些衛星的內部和地質歷史——這些衛星的演化的最佳方法——將是另一個穿過或繞天王星系統軌道的任務”，她指出。
更遠的地方，氣態巨行星海王星只有一顆相當大的衛星，海衛一特里同。這顆衛星似乎是從柯伊伯帶捕獲的入侵者，柯伊伯帶是太陽系外緣的一個彌散的冰體環。這將使其與柯伊伯帶中最大的居民冥王星成為同類。來自1989年與海王星相遇的旅行者2號的資料表明，海衛一特里同擁有非常稀薄的大氣層和表面上不止幾個間歇泉。“究竟是什麼驅動了低溫火山作用？它一定非常強大，因為它將這種物質噴射到微小的海衛一特里同上方相當高的高度”，太空科學研究所的高階研究科學家海蒂·哈梅爾說。“這不僅僅是洩漏，而是在噴射這些物質。”據研究人員所知，答案與放射性衰變和潮汐力相結合，這與維持外太陽系其他冰凍衛星上的海洋相同。但她指出，噴射高度與海衛一特里同一樣高的間歇泉需要特別強大的熱源和巨大的海洋。“毫無疑問，有理由將海衛一特里同視為非常宜居的環境”，她說。“這是一個活躍的世界。它有低溫火山，我們已經看到了。來自這些低溫火山的物質有很多是黑色、深色的”，哈梅爾說，這表明存在有機物質。
海衛一特里同，似乎是一個時髦的海洋世界——早在土衛二的羽流成為天體生物學的下一個重大事件之前幾十年，人們就看到了它噴射間歇泉。它長期以來被忽視的原因是它離地球非常遙遠，而且只被旅行者2號訪問過一次，只有幾個小時。但是，如果海衛一特里同如此有希望，那麼它的柯伊伯帶表親冥王星呢？在這個世界上，行星科學家可能會發現所有潛在海洋世界中最奇怪的一個。
問題的核心
在2015年冥王星飛越期間，美國宇航局的新視野號探測器只有大約12個小時來研究矮行星冥王星，之後它就變成了後視鏡中逐漸消失的光點。宇宙飛船必須利用每一刻可用時間，而如此密集的審查揭示了一些壯觀但尚未完全確定的跡象：冥王星似乎也有一個海洋。
科學家們長期以來一直懷疑新視野號證實的：冥王星主要由冰組成——不僅是水，還有更易揮發的物質，如氮氣和甲烷，它們在極低的溫度下會凝固。然而，宇宙飛船測量到冥王星比預期的更緊湊，考慮到它的質量，因為冷凍水應該膨脹並向外推表面。斯普特尼克平原（Sputnik Planitia）也存在令人驚訝的地質活動，這個心形區域蔓延在冥王星的一個半球上。在一個長期以來被認為鎖在嚴寒中的世界上，所有這些動盪都表明，內部一定存在一些熱量來源——也許是海洋。如果是這樣，那麼那個海洋將是明顯的非典型。
聖路易斯華盛頓大學教授和新視野號團隊成員比爾·麥金農說，人們認為氨在冥王星上很豐富，儘管從以數千公里/小時的速度飛掠的宇宙飛船上遠端探測到氨很困難。他說，氨應該與下面的任何水混合，即使在矮行星形成數十億年後，這些水仍然可能是液態。“如果海洋能夠冷卻而不凍結，那麼氨有助於防止它消失”，他說。這將使海洋相當粘稠。“在那些溫度下，它的稠度最終會像蜂蜜一樣”，他說。但是，新視野號在冥王星系統中花費的短暫時間意味著一件不幸的事情：沒有足夠的資料來最終證明該模型。“這是一個故事，而不是證據”，麥金農指出。“至少它在概念上是連貫的。”
進一步研究這些海洋世界的唯一方法是透過有針對性的任務。當然，木衛二將受到歐羅巴快船和JUICE的特別關注。但除此之外，木衛三蓋尼米德和木衛四卡利斯托目前是唯一計劃訪問的陪跑海洋世界——來自JUICE。儘管土衛二和土衛六的地位崇高，但它們甚至缺乏已承諾的後續調查，但這可能會在今年年底前發生變化，如果美國宇航局選擇將其中一個作為該機構中型行星際任務新前沿計劃的一部分來追求任務。關於天王星和海王星任務已經討論了幾十年——並且被拒絕——沒有任何探索概念超越了預先計劃階段。在所有鮮為人知的世界中，特圖爾說，“真正讓我呼籲的是天衛一艾瑞爾和狄俄涅。我認為狄俄涅仍然有一些驚喜。”
JUICE可能會使木衛三蓋尼米德和木衛四卡利斯托的海洋看起來不那麼遙遠，更具活力，甚至可能再次證實木衛三蓋尼米德低溫火山作用的一些初步證據，從而再次徹底改變我們對這些神秘衛星的理解。但是，如果沒有更多前往外太陽系的任務，好奇的科學家——以及他們服務的公眾——將在未來幾十年內留下比答案更多的問題。當然，海洋會等待。我們會嗎？