在較冷的時期,氮氣就成為大氣中的主要成分,在溫度降低時,液氮形成的氮雨落在土衛六表面,滲透到冰層中,不斷積聚形成地下液氮池。液氮池在土衛六的極地不斷聚集,就像地球上的冰川一樣,在冰川下方儲備了大量的液氮,現在只等待土衛六上的大氣溫度升高。
我們知道原子的能量是巨大的,原子彈、氫彈就是核武器的代表,只不過原子彈的裂變反應,氫彈是聚變反應。裂變反應是一種夠重的原子核分裂,形成多個輕原子核和自由中子的過程,同時釋放巨大的能量;聚變反應是輕原子核結合形成重原子核的過程,能釋放出更大的能量。運用核能來獲得更大的光和熱,也是宇宙中非常普遍的方式,恆星就是靠核聚變反應形成光和熱。
但還有一種能量可比肩核能的非核能量釋放已經查明,當然前提是擁有足夠質量的爆炸反應物,不像核聚變那樣擁有四兩撥千斤的效果。舉個例子,核聚變是小博大,1升海水中的氘和釋放出相當300升汽油的能量,核裂變也是如此,1公斤的鈾-235可釋放出相當300萬噸煤的能量。除了核能之外,頗具規模的非核爆炸估計要算土衛六上發生的液氮爆炸事件。
湖泊陡峭的邊緣暴露出其形成機制不簡單
卡西尼探測器已經在兩年前墜入土星大氣層,但科學家仍對其收集到的數據進行研究,進一步揭開了土衛六上湖泊的形成原因。土衛六是土星最大的衛星,也是太陽系中除地球外、唯一存在液體的天體。只不過這些液體並不是水,而是沸點很低的碳氫化合物:乙烷和甲烷。由於土衛六上非常寒冷,溫度可低至零下179攝氏度,乙烷和甲烷變成了液態。卡西尼探測器發現,在土衛六的極地擁有大約650個湖泊,每個湖泊中都填滿了液態甲烷或者乙烷。
在過去數年,關於土衛六極地湖泊的形成機制尚不清楚,我們很簡單地猜測可能是小行星撞擊,因為撞擊坑是最普遍的現象。在我們沒有搞清楚土衛六上的地質活動之前,撞擊坑可形成大型湖泊,這一點我們已經在火星上已經有所發現。早期的分析認為,土衛六湖泊形成類似於地球上的喀斯特湖,這種湖泊在地球較為普遍,也稱為巖溶湖,主要分布在石灰巖地區。由於巖溶作用形成窪地,然後積水到一定程度之後就形成湖泊,在我國西南地區非常普遍。還有一些喀斯特湖與地下河相同,供水等都通過地下河實現。
在寒冷的土衛六上,液態甲烷可充當液體,溶解了基巖中的冰和有機化合物,使儲層充滿了液態碳氫化合物。土衛六有兩種類型的湖泊,一種以液態甲烷溶解機制形成的湖泊,這種湖泊邊界清晰,與巖溶作用後塌陷形成的湖泊相似;另一種湖泊直徑為數十公裡至上百公裡不等,這些湖泊邊界有非常陡峭的邊緣,遠高於土衛六上的基準平面。
液態甲烷溶解機制形成的湖泊並不會有凸起的邊緣,在地球上也是如此,但是卡西尼號的雷達觀測到的圖像顯示一部分湖泊邊緣是非常陡峭的,與喀斯特形成過程正好相反。如果非要打個比方,這肯定是一個彈坑。彈坑的特點是邊緣是由坑內部噴出的物質所形成,有著明顯的陡峭邊緣結構。
什麼機制導致了土衛六極地發生爆炸?
土衛六極地湖泊的形成已經很久遠,至少在數億年之前,時間反推回去我們發現,木衛六可能經歷了一段從冷卻到變暖的過程。時間可追溯到5億年前,甲烷成為了土衛六上的溫室氣體,儘管與地球相比,土衛六大氣溫度仍然只有零下100多是攝氏度。當甲烷耗盡時,土衛六就變非常寒冷了,就像沒有了溫室氣體,地球也一樣會變成冰疙瘩。在較冷的時期,氮氣就成為大氣中的主要成分,在溫度降低時,液氮形成的氮雨落在土衛六表面,滲透到冰層中,不斷積聚形成地下液氮池。液氮池在土衛六的極地不斷聚集,就像地球上的冰川一樣,在冰川下方儲備了大量的液氮,現在只等待土衛六上的大氣溫度升高。
當甲烷含量再次恢復時,溫室氣體再次充滿了土衛六的大氣,變暖的過程開始發生。這時,氮氣會變成一種爆炸性氣體,從充滿液態碳氫化合物的地下池中噴射而出,形成爆炸。爆炸的破壞力遠超人類最強核武器,可形成數十公裡直徑的「彈坑」,彈坑周圍有陡峭的邊緣。液氮在土衛六表層下方發生爆炸,就像一個個液氮炸彈一樣,液態氮變成蒸汽迅速膨脹,一個個彈坑就形成了,這些就是我們今天看到的土衛六上一部分湖泊形成機制。
土衛六的歷史也可能是一個液氮炸彈製造、爆炸史,數億年才打造成功的液氮炸彈終見成效,大自然的鬼斧神工也確實夠厲害。需要指出的是,土衛六上的環境也造就了液氮炸彈的形成,本身土衛六就有液態烷烴,經過數億年的累計,最終形成了液氮炸彈。