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飞向泰坦

(2008年09月21日 11:11:12)

□作者: 刘声远/编译

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  需要说明的是,“卡西尼”的任务并不仅仅是把“惠更斯”带到泰坦就完了,这艘飞船其实一直都在以自己很独特的方式来揭示泰坦之谜。通过遥感、红外及雷达成像,“卡西尼”“刺穿”泰坦的“面纱”,将泰坦的表面展示在我们面前。
  现在我们已经知道,泰坦表面有许多地貌和我们熟悉的地球地貌很相似,比如两者都有经过冲蚀的河道。不过,组成地球地貌的是岩石和水,而组成泰坦地貌的却是冰和液态甲烷。
  泰坦是一个充斥着甲烷的世界。甲烷雨从天而降,冲蚀着冰岩,凿刻出群山和峡谷。除了甲烷河流的冲刷,熔岩流也在重新塑造着泰坦表面。不过,泰坦上的熔岩跟地球上的熔岩完全是两码事。从图像上看,泰坦表面有一些怪异的结构——有点像地球上的火山,但和地球火山很不一样——被称为“冰火山”。地球火山喷出的是熔岩——熔融状的岩石,而泰坦上的冰火山由水(不是普通的水,而是水和氨的混合物)所驱动,因此结冰温度低至零下100摄氏度。如果你有机会爬上泰坦的火山口观察,你就会看到很黏的液体从地下冒出,沿着冰火山侧面流下,很像是流动的冰川。
  既然泰坦的河流中有甲烷,大气层中有氮,表面还有古怪的“水”,那么科学家们自然会推测:泰坦上面或许真的拥有打造“生命砖石”所需的重要成分。可是,迄今为止,在泰坦上却未能发现生命。这是为什么呢?科学家推测,泰坦上面的温度太低了,就算起初有过生命的进化过程,这一进程也被迫减速以至最终停滞。
  不过,科学家至今也不能断言泰坦上面就一定没有任何形式的生命存在。在冰火山中,有机分子或许因为太严寒而无法结合成生命所需的复杂分子。但是,在泰坦的表面之下应该是比较温暖的。那么,谁又能断定那里没有微生物正在享受着有机分子大餐呢?说不定,泰坦大气层中的一部分甲烷正是这些微生物贡献的嘞!
  至今,“卡西尼”还在环绕泰坦进行探测,这颗既像地球、又是标准外星的天体仍然有太多诱人的未解之谜。“卡西尼”还将探测土星的其他卫星。2006年,“卡西尼”发现了从土星的第四大卫星——土卫二上喷吐出的冰晶烟云,这暗示土卫二表面下可能存在液态水。也就是说,土卫二是太阳系中又一颗适合生命存在的潜在天体。
  (本文图片由美国宇航局、欧洲空间局提供)
  
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  “卡西尼”为土卫九拍“写真集”
  2004年6月,“卡西尼”在逼近土星的途中拍下了一系列令人惊叹的高分辨率土卫九照片,展现了这个小“月亮”伤痕累累的表面特征。大量的证据表明,这个小天体主要由冰组成,表面覆盖了一层厚仅300~500米的暗色物质。
  科学家上一次拍摄土卫九是在1981年,那次使用的是安装在“旅行者”号探测器上的照相机。这次由“卡西尼”号拍摄的土卫九照片比23年前“旅行者”号拍摄的照片质量提高了一倍多。这些新照片第一次让科学家们看清了土卫九的地貌状况,通过这些照片科学家们几乎可以分辨出土卫九表面的火山口和山峰。
  
  土卫二上发现水蒸气和有机物
  2006年,“卡西尼”飞越土卫二时,在其南极上方拍摄到了某种类似喷泉的照片。科学家当时发现,土卫二南极地区有一系列大大小小的裂缝和喷口,有大量的冰屑、水蒸气和尘粒从中喷出,就像喷泉一样,它们形成了围绕卫星南极表面的环形羽毛状冰尘。
  2008年3月12日,“卡西尼”再次飞越土卫二南极上空时,对土卫二南极的巨大羽状冰尘进行了拍摄。科学家在对这些照片进行仔细分析后发现,在土卫二南极一个虎纹状的缝隙中喷出了浓密的水蒸气和一氧化碳、二氧化碳以及甲烷、丙烷等各种有机化合物。
  科学家介绍说,土卫二南极表面的温度达零下39摄氏度,但就是在这样寒冷的环境下却出现了一条很长的热气带,它从一个虎纹状缝隙中冒出,这表明在土卫二的内部存在一个温度很高并且十分稳定的热源,只有它才能使水以水蒸气的形式喷发出来。
  科学家指出,一个星体要诞生生命必须具备三大条件:持续的热源、有机物和液态水。土卫二已经具备了前两个条件。如果土卫二上存在液态水,那么在这颗星体上就有可能存在生命。至于土卫二是否存在液态水,还要等待“卡西尼”传回更多数据之后才能给出答案。“卡西尼”将在2008年8月和10月再次拜访土卫二。
  那么,土卫二的间歇泉现象是怎样形成的呢?许多研究人员认为,间歇泉可能来自接近地表的地下水库。水的表面覆盖着一层薄冰,在气体的作用下喷出,最终形成“喷泉”。但不久前,美国科学家提出了另一种解释,认为土卫二间歇泉是由地表之下的巨大冰盘摩擦作用产生的。
  
  土卫二上有生命吗?
  液态水是地球上一切生命的必要条件。随着“卡西尼”成像小组的科学家宣布“恩塞尔阿多斯”(土卫二)这颗小小土卫的南极地下可能存在大量液态水,土卫二一下子就成为地球人找寻地外生命的又一个潜在去处。下面是美国记者与“卡西尼”成像小组组长卡罗琳·博科女士之间关于土卫二的对话。
  问:既然土卫二的表面温度低至零下200摄氏度,其南极怎么可能喷出水呢?
  答:很明显,有某种东西在加热土卫二的南极地区,使得来自土卫二南极每平方米的热流量比地球上的平均热流量至少高一倍半。可以推测,土卫二上面一定存在某种机制来提供如此惊人的能量。
  问:假如土卫二地下真的有液态水,那么其中会有生命吗?
  答:找到地外生命是当代行星探索的“圣杯”,或者说“终极目标”。我们的主要目的,就是在太阳系中发现其他可能产生生命的地方。这里所说的生命,是指我们在地球上已知的生命——以碳为基础,发育和生长都离不开水。或许还存在其他形式的生命,但眼下我们根本不知道怎样去寻找它们。因此,我们正在寻找的是和地球生命一样的生命,这就意味着首先要找到水。当然,水并不是生命的唯一成分,还需要有机物,需要碳、氢、氧、氮、磷等多种元素,而且还需要热量。最后,一段能够允许生命演变的稳定时期也必不可少。在地球上,这个时期长约3亿年。从地质学上讲,3亿年好似眨眼之间那么短暂。因此,如果说土卫二上发生的一切已经持续了很长时间,推测它上面存在生命就并非那么不着边际。
  问:如果土卫二的确具备生命所需的一切条件,那么那里的生命会是什么样子?
  答:也许可以跟地球上的热液喷泉类比。在海底的热液喷泉口附近,生物无需阳光,而是靠化学能量来生存,这些化学能量正是来自热液喷泉。假如土卫二的地下水中存在生命,可以想象它们大约只是一些微生物,也无需阳光,而是依靠溶解在水中的硫化氢之类的东西生存。当然,如果不作实地考察,我们不能断言土卫二上存在生命,甚至就连断言土卫二上存在水也不行。不过,“卡西尼”将为我们提供更多的线索。
  问:既然土卫二南极有烟柱喷出,那么能不能让飞行器穿越烟柱并提取水样,以检测其中是否存在生命?
  答:我们已经在进行这样的探索。“卡西尼”上面携带的仪器能够在一定程度上测量蒸气的成分,甚至微粒的成分。不过,测量微粒成分难度很大,而且精确度很差。我们正在尽可能延长“卡西尼”的任务期,土卫二将是它探测的主要目标之一。“卡西尼”将多次飞越土卫二,届时我们会让它在飞经土卫二南极时的高度尽量低,从而能穿越烟柱,尽可能多做一些测量。
  问:是否可能专门向土卫二发射一艘飞船?
  答:既然“惠更斯”已经登陆泰坦,那么让探测器登陆土卫二又有什么不可以呢?但是,登陆是一回事,钻地探测则是另一回事。要是土卫二的地下水位于地下数千米,钻探就更加困难,也许今后几十年中都不可能完成这样的探测。不过,总体而言,探测土卫二的难度比探索太阳系中其他天体可能存在的地外生命要小一些。因此,可以预计土卫二将在未来的地外生命探索中唱主角。
  



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文章作者:刘声远/编译
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