土衛六上發現不同尋常的湖泊,疑為遠古巨型爆炸遺留下的「疤痕」

2020-12-05 天文在線

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土星最大的衛星土衛六可能擁有天文學家想像不到的暴力歷史。

新的研究表明，遍布於土衛六表面的甲烷湖或許是由於一些發熱氮氣在衛星表層下方爆炸而形成的。

圖解：卡西尼傳回的土衛六影像

這個發現揭開了美國國家航空航天局在土星執行卡西尼（Cassini）任務時傳回關於這些湖泊的不知名數據的疑團。卡西尼任務，開始於1997年10月，而2018年9月探測器在土星墜毀後，這個任務也算是「壽終正寢」了。

圖解：土星

數據顯示，在土衛六的北極點附近，有一個小湖泊群，它的邊緣要比海平面還高數百英尺。這個結果令科學家們意想不到，畢竟土衛六上的其他湖泊都是由於土地侵蝕而形成的，而這種侵蝕理應致使土衛六上所有的懸崖峭壁「滅絕」。

但是，氮氣爆炸卻可以積聚足夠的能量，製造出以爆炸殘骸堆積出的高邊緣爆炸坑，這也是我們現在所看到的那些湖泊的由來。

執行卡西尼任務的科學家之一，對於此事持中立態度的琳達·斯皮克爾（Linda Spilker）在一份新聞稿中談到：「用氮氣爆炸解釋那些小湖泊周圍陡峭邊緣的來歷，是一個與以往相比截然不同的觀點。這也導致這些邊緣的形成成為了一個巨大的謎團。」

這項研究也在《自然地球科學（Nature Geoscience）》雜誌上刊登，並給出了新的依據——數百萬年前，土衛六寒冷的表面溫度（-290℉，-180℃或更冷）給液態氮氣提供了合適的生存環境。

另一位合作開展這項研究的負責人，也是執行卡西尼任務之一的科學家，喬納森·蘭尼爾（Jonathan Lunine）也在新聞稿中提及：「這些被高聳凸起的邊緣環繞的湖泊，極有可能是土衛六歷史上一個時代的標誌。在那時，土衛六的表層和地殼中是有液態氮的存在的。」

圖解：土衛六湖泊的高聳邊緣

土衛六「冰河時期」之後的溫度上升可能是導致爆炸的成因

與地球上石灰石溶解於水形成的湖泊類似，大多數土衛六上的湖泊是由甲烷溶於冰基巖後形成的蓄水池。但令科學家們疑惑的是，那些渺小湖泊周圍高高築起的「圍牆」竟有幾十裡寬。這在侵蝕、風化盛行的土衛六上，可謂是不可能之中的奇蹟。

這項研究背後的國際團隊負責人，朱塞佩·米特裡（Giuseppe Mitri）在新聞稿中表示：「事實上，這些坑的形態到與爆炸所形成的相符。那些高聳的邊緣，應該是這些坑的內部物質噴射所造成的。而這和『甲烷說』是一個完全截然不同的過程。」

科學家們已經證實了在土衛六上，曾跨越過無數個時期的冷熱交替。在陽光的作用下，大氣中的甲烷會相對減少，而這種溫室氣體的衰減帶來的是溫度的下降。但神奇的是，土衛六上的甲烷擁有極其頑強的生命力，又會在消失不久就「重生」歸來。（至於甲烷具體的成因，科學家們也不得而知。）

與地球上的水循環相比，土衛六上的「氮循環」可以說是大同小異，複製黏貼了。科學家們指出，處於「冰河時期」的土衛六擁有氮氣含量高的大氣層。這些氮氣會像雨一樣落下，在位於表層之下，地殼之中的水池裡積聚，進而形成一個循環。

圖解：克拉肯海（人類已知土衛六的最大甲烷湖）上的黃昏

新的發現表明，當大氣中甲烷氣體濃度上升（今天土衛六上大氣中的甲烷含量就高達5%），潛伏於地表之下的液態氮氣就會開始「燥熱」，逐漸變成易燃易爆的氮氣。這些氮氣會迅速膨脹、爆炸，最終在土衛六表層上形成爆炸坑。

獲取了卡西尼號最後一次在土衛六上飛近探測中的雷達數據後，米特裡的團隊將土衛六上的爆炸坑與地球上由於水和巖漿混合產生爆炸而形成的爆炸坑進行了對比，發現這些土衛六上的爆炸坑確實與地球上的有異曲同工之妙。

更有數學依據表明，土衛六地表下的液態氮加熱後的爆炸威力，足以「轟出」今天我們所看到的湖泊。

圖解：土衛六上，碳氫化合物海洋上積聚的碳氫化合冰

圖源：NASA/JPL-Caltech/USGS

土衛六上湖泊以及其地表環境或能孕育出生命

即使液態甲烷和液態乙烷不同於水，土衛六也是除地球以外太陽系中唯一在地表就能發現穩定液體的星體。同時，在甲烷和氮的相互作用下，這個星球上富含碳的有機化合物量已經到達了飽和。綜合以上條件，生命在這個星球上的誕生有了無限的可能。（儘管承載甲烷和乙烷的湖泊，河流，海洋可能會孕育出與地球大相逕庭的生命）

卡西尼號還探測到了位於土衛六地表下約60英裡處，有一片盛滿生命之水的汪洋。雖然光照不足，但這樣的環境已經滿足了生物居住的條件。

卡西尼號是第一架圍繞氣態巨行星軌道運行的航天探測器。它圍繞土星運行了294圈，並對土星的光環和衛星進行了13年的考察。這架註定不凡的星際探測器，為科學家們發現土衛六貯藏地下水，以及其相鄰衛星——土衛二的存在做出了巨大的貢獻。

圖解：卡西尼號

這些成果重新定義了科學家們對於外星生命的探索。現在，美國國家航空航天局正計劃採用核動力直升機「蜻蜓」，進行一次關於土衛六上海洋的研究，並尋找這顆星球上從古至今任何可能存在的生命跡象。這架核動力直升機預計2026年起飛，2034年降落於土衛六表面。

與此同時，地球上的科學家們也會利用卡西尼號傳回的數據對土衛六進行進一步的研究。

斯皮克爾談到：「隨著科學家們層層深入地挖掘卡西尼的數據寶庫，我們終究會撥雲見日。」

「幾十年之後，我們一定會帶著滿分的答卷，去和木星赴約。」

作者: MORGAN MCRALL-JOHNSEN

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