正值夏季假期,科学家们发现了太阳系最新的海滩目的地。可惜的是,没有办法到达那里——至少不容易。研究人员今天在《自然》杂志上报告说,他们在土星卫星泰坦星表面发现了一个深色的液态湖,周围环绕着较浅的海岸线和一个“海滩”。这个足状湖是第一个被证实的地球外液态水体,可能充满了碳氢化合物,这种简单的化合物在地球上也常见。
“这是泰坦星上存在液体和液态碳氢化合物的首个确凿证据,”主要研究作者罗伯特·布朗说,他是亚利桑那大学月球与行星实验室(LPL)的行星科学教授,该实验室位于图森。
美国国家航空航天局(NASA)的环绕卡西尼号探测器上的仪器,自2004年6月以来,一直在研究土星及其卫星,包括最大的卫星泰坦星,揭示了泰坦星南半球一个安大略湖大小的物体中存在有机(含碳化合物)液态乙烷。在北半球也发现了类似的地块,表明泰坦星表面可能遍布这样的碳氢化合物海洋。
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研究人员利用卡西尼号的可见光和红外 mapping 光谱仪(VIMS)证实了液态乙烷的存在,该光谱仪捕捉到了碳氢化合物的明显光谱特征。乙烷是在阳光分解泰坦星高层大气中的甲烷时形成的。理论认为,这种乙烷随后形成云层并以降雨的形式落到地面,通过侵蚀切割出溪流,并将它们汇集成湖泊。
泰坦星长期以来以其朦胧的橙色大气层吸引着天文学家,该大气层从卫星表面延伸超过 600 英里(965 公里)。泰坦星是唯一拥有如此厚气体覆盖层的卫星。大气层主要由氮气和微量甲烷以及其他碳氢化合物组成,包括丙烷,丙烷是地球上烧烤的首选燃料。泰坦星的直径为 3,200 英里(5,150 公里),比水星大,仅比火星小约 25%,是太阳系中仅次于木星的木卫三的第二大卫星。
液态乙烷或甲烷一直被怀疑存在于泰坦星表面。这项发现支持了泰坦星拥有类似地球的“水文循环”的观点,但不同的是,地球是水(形成云,降雨并蒸发成云),而泰坦星则有两种物质——甲烷和乙烷——在起作用,研究合著者、美国宇航局喷气推进实验室(位于加利福尼亚州帕萨迪纳)的行星科学家克里斯托夫·索廷说。
除了结束关于泰坦星上液体的争论外,这项发现可能有助于确定未来任务的路线。美国国家航空航天局和欧洲航天局一直在讨论重返泰坦星;约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(位于马里兰州劳雷尔)的行星科学家拉尔夫·洛伦兹说,这一发现加强了向泰坦星上的湖泊发送“溅落着陆器”或漂浮探测器,以采集湖泊内容物的理由。
这个液态池被命名为安大略湖(Ontario Lacus),以北美洲大小相似的大湖命名,几乎吸收所有光线,这意味着在人眼看来它会是黑色的,LPL 的布朗说。数据还显示,湖面光滑,没有任何波纹或波浪,布朗说这令人惊讶。他和他的团队原本预计会看到那里假定的风造成的波浪作用。
泰坦星上存在生命的可能性很小。“这取决于你有多开放的心态,”LPL 的行星科学和物理学教授乔纳森·卢宁说,他没有参与这项研究。“如果你把地球生物扔到泰坦星表面,它会死亡。但是液态碳氢化合物有可能维持奇异的生命形式。”
已证实的有机化合物以及氮气的存在意味着泰坦星的化学组成与生命发展早期的早期地球非常相似。“这些化合物是 DNA 等复杂分子的构建模块,”布朗说。普遍的观点是,由于泰坦星的寒冷温度(平均 -294 华氏度(-181 摄氏度)),在泰坦星上创造信息存储、自我复制分子(如 DNA)所需的化学反应停止了。表面缺乏液态水,这是我们所知的生命的关键成分,这是泰坦星上生命停滞不前(如果曾经开始过)的另一个原因。
但布朗指出,火山和其他构造活动可能会增加能量,甚至将水添加到混合物中。如果发生这种情况,当谈到生命在泰坦星明显非地球的气候中找到生存之道时,“一切都无法预测,”他说。
“如果我们在泰坦星上发现生命,”卢宁说,“这将表明生命确实是一种基本的宇宙现象,并且它可以在与我们认为适宜居住的条件截然不同的条件下发生。”