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當我打字時，卡西尼號宇宙飛船正在土星周圍疾馳，目前正處於兩次飛越土星衛星土衛六泰坦之間——一次是在6月，下一次將在9月。它原本計劃在2004年至2008年間探索土星及其衛星四年。但在兩次任務延期後，它至今仍執行良好，為科學家提供了大量資料，他們已將其轉化為令人著迷的成果。
幾年前，卡西尼號感興趣的物件是土星的另一顆衛星，土衛二。這顆衛星以希臘神話中的一位神祇命名，但似乎並未不負其名。傳說中，神祇恩克拉多斯在戰鬥中被殺，埋葬在埃特納火山下，據說他是該地區隨後發生的火山活動和地震的原因。土衛二，這顆衛星，於1789年被威廉·赫歇爾發現，看起來非常普通。直到近200年後，旅行者2號飛掠時，人們才對其有所瞭解。旅行者號看到了佈滿隕石坑的區域以及光滑的平原，這是一個明顯的跡象，表明這顆衛星上正在發生大量地質活動。由於土衛二非常靠近土星最外層的環之一，旅行者號的科學家們還懷疑這顆衛星是環中粒子的來源。
然後，就什麼也沒有了。科學家們不得不等待近20年，等待後續任務或許能夠證實他們的猜測。
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卡西尼號的等待是值得的。自從2004年抵達土星以來，卡西尼號填補了我們對土衛二知識的許多空白。我們現在知道光滑冰原的來源。土衛二富含冰火山活動，即噴射出水、氨或甲烷而不是熔岩的火山。這些冰火山活動正在補充衛星的冰面，覆蓋隕石轟擊的疤痕。在土衛二的南極附近，其表面有四條長長的裂縫，被親切地稱為虎紋。這些虎紋為巨大的水蒸氣和冰羽流逃離土衛二提供了場所。來自羽流的粒子被認為填充了土星最外層的環，即E環，正如旅行者號的科學家們所猜測的那樣。這些特徵都是在2008年結束的卡西尼號主要任務期間發現的。第一次延期，稱為卡西尼春分任務，於2010年完成，而該航天器目前正處於第二次延期，即卡西尼至日任務的中期。
卡西尼號今年為我們帶來了更多關於土衛二的發現。今年4月，科學家們表明，來自土衛二南極的電子是土星上極光活動的來源。不到兩個月前，它被譽為太陽系中外星生命“最甜蜜的地點”。
卡西尼號的一些發現提出了比解答更多的問題。例如，從虎紋噴發出的巨大羽流的粒子來源是什麼？起初，科學家們認為土衛二表面的冰可能為巨大的羽流提供冰粒子。然而，當水結冰時，它所含的任何鹽分都會被擠出，並且不應存在於形成的冰中。2009年對土星E環的分析表明，其冰粒子中存在鹽分。如果土衛二真的在為E環提供物質，那麼這些含鹽的冰粒子來自哪裡呢？
鹽通常只存在於大型水體中，這一事實為冰粒子的來源增加了另一個限制。2009年的發現似乎表明，羽流中的水不是來自冰，而是來自海洋。科學家們一直在推測土衛二表面之下可能存在液態水。存在海洋的證據，但科學家們尚未能夠排除相互競爭的推測。由於2009年發現的含鹽冰晶僅在E環中發現，並且沒有從巨型羽流本身採集樣本，因此驅動羽流噴發的機制仍然是一個備受爭議的話題。
一篇幾周前發表在《自然》雜誌上的論文可能包含至關重要的證據，可以將海洋假說進一步推向理論領域。對於任何仍然處於“無海洋”陣營的人來說，這肯定是一個打擊。
卡西尼號的科學家們現在已經直接對從土衛二虎紋噴發出的冰羽流進行了取樣，發現它們含有大量鹽水。這是首次從如此靠近虎紋本身的地方採集樣本。弗蘭克·波斯特伯格和他在德國海德堡馬克斯·普朗克核物理研究所和海德堡大學的同事進行了這項研究。
波斯特伯格和他的同事在2008年和2009年三次近距離飛越土衛二期間，從靠近虎紋的地方採集了冰晶樣本，並使用卡西尼號上的宇宙塵埃分析儀儀器對它們進行了分析。在最接近時，宇宙飛船距離土衛二表面僅21公里。他們在羽流的較密集部分發現了富含鹽的冰晶，甚至還有一些有機化合物。在靠近羽流的地方發現了最大的富含鹽的冰晶，而較遠處的粒子較小，含鹽量也較少，很像土星E環中的粒子。大型的富含鹽的晶體約佔羽流噴射出的所有粒子的70%，但由於它們的尺寸，這意味著它們佔噴射總質量的99%以上。
在羽流源附近發現的粒子看起來很像來自海洋。在他們的《自然》雜誌論文中，波斯特伯格和他的同事得出結論，這些粒子來自一個大型的富含鹽的水體，該水體有一個表面，水蒸氣可以從該表面蒸發，然後再從虎紋噴射出來。這個儲藏庫，或海洋，一定存在於衛星的岩石核心和冰面之間。當土衛二受到土星引力的拉扯時，潮汐力產生的熱量可以使這樣的海洋保持液態。
這些結果消除了幾個描述羽流形成的模型。到目前為止，一些非海洋模型仍在執行。現在，所有不涉及液態水的模型都將不得不被仔細重新考慮或完全拋棄。
參考文獻
Postberg F, Schmidt J, Hillier J, Kempf S, & Srama R (2011). 土衛二上成分分層羽流的鹽水儲藏庫來源. 《自然》, 474 (7353), 620-2 PMID: 21697830