本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
当我打字时，卡西尼号宇宙飞船正在土星周围疾驰，目前正处于两次飞越土星卫星土卫六泰坦之间——一次是在6月，下一次将在9月。它原本计划在2004年至2008年间探索土星及其卫星四年。但在两次任务延期后，它至今仍运行良好，为科学家提供了大量数据，他们已将其转化为令人着迷的成果。
几年前，卡西尼号感兴趣的对象是土星的另一颗卫星，土卫二。这颗卫星以希腊神话中的一位神祇命名，但似乎并未不负其名。传说中，神祇恩克拉多斯在战斗中被杀，埋葬在埃特纳火山下，据说他是该地区随后发生的火山活动和地震的原因。土卫二，这颗卫星，于1789年被威廉·赫歇尔发现，看起来非常普通。直到近200年后，旅行者2号飞掠时，人们才对其有所了解。旅行者号看到了布满陨石坑的区域以及光滑的平原，这是一个明显的迹象，表明这颗卫星上正在发生大量地质活动。由于土卫二非常靠近土星最外层的环之一，旅行者号的科学家们还怀疑这颗卫星是环中粒子的来源。
然后，就什么也没有了。科学家们不得不等待近20年，等待后续任务或许能够证实他们的猜测。
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卡西尼号的等待是值得的。自从2004年抵达土星以来，卡西尼号填补了我们对土卫二知识的许多空白。我们现在知道光滑冰原的来源。土卫二富含冰火山活动，即喷射出水、氨或甲烷而不是熔岩的火山。这些冰火山活动正在补充卫星的冰面，覆盖陨石轰击的疤痕。在土卫二的南极附近，其表面有四条长长的裂缝，被亲切地称为虎纹。这些虎纹为巨大的水蒸气和冰羽流逃离土卫二提供了场所。来自羽流的粒子被认为填充了土星最外层的环，即E环，正如旅行者号的科学家们所猜测的那样。这些特征都是在2008年结束的卡西尼号主要任务期间发现的。第一次延期，称为卡西尼春分任务，于2010年完成，而该航天器目前正处于第二次延期，即卡西尼至日任务的中期。
卡西尼号今年为我们带来了更多关于土卫二的发现。今年4月，科学家们表明，来自土卫二南极的电子是土星上极光活动的来源。不到两个月前，它被誉为太阳系中外星生命“最甜蜜的地点”。
卡西尼号的一些发现提出了比解答更多的问题。例如，从虎纹喷发出的巨大羽流的粒子来源是什么？起初，科学家们认为土卫二表面的冰可能为巨大的羽流提供冰粒子。然而，当水结冰时，它所含的任何盐分都会被挤出，并且不应存在于形成的冰中。2009年对土星E环的分析表明，其冰粒子中存在盐分。如果土卫二真的在为E环提供物质，那么这些含盐的冰粒子来自哪里呢？
盐通常只存在于大型水体中，这一事实为冰粒子的来源增加了另一个限制。2009年的发现似乎表明，羽流中的水不是来自冰，而是来自海洋。科学家们一直在推测土卫二表面之下可能存在液态水。存在海洋的证据，但科学家们尚未能够排除相互竞争的推测。由于2009年发现的含盐冰晶仅在E环中发现，并且没有从巨型羽流本身采集样本，因此驱动羽流喷发的机制仍然是一个备受争议的话题。
一篇几周前发表在《自然》杂志上的论文可能包含至关重要的证据，可以将海洋假说进一步推向理论领域。对于任何仍然处于“无海洋”阵营的人来说，这肯定是一个打击。
卡西尼号的科学家们现在已经直接对从土卫二虎纹喷发出的冰羽流进行了采样，发现它们含有大量盐水。这是首次从如此靠近虎纹本身的地方采集样本。弗兰克·波斯特伯格和他在德国海德堡马克斯·普朗克核物理研究所和海德堡大学的同事进行了这项研究。
波斯特伯格和他的同事在2008年和2009年三次近距离飞越土卫二期间，从靠近虎纹的地方采集了冰晶样本，并使用卡西尼号上的宇宙尘埃分析仪仪器对它们进行了分析。在最接近时，宇宙飞船距离土卫二表面仅21公里。他们在羽流的较密集部分发现了富含盐的冰晶，甚至还有一些有机化合物。在靠近羽流的地方发现了最大的富含盐的冰晶，而较远处的粒子较小，含盐量也较少，很像土星E环中的粒子。大型的富含盐的晶体约占羽流喷射出的所有粒子的70%，但由于它们的尺寸，这意味着它们占喷射总质量的99%以上。
在羽流源附近发现的粒子看起来很像来自海洋。在他们的《自然》杂志论文中，波斯特伯格和他的同事得出结论，这些粒子来自一个大型的富含盐的水体，该水体有一个表面，水蒸气可以从该表面蒸发，然后再从虎纹喷射出来。这个储藏库，或海洋，一定存在于卫星的岩石内核和冰面之间。当土卫二受到土星引力的拉扯时，潮汐力产生的热量可以使这样的海洋保持液态。
这些结果消除了几个描述羽流形成的模型。到目前为止，一些非海洋模型仍在运行。现在，所有不涉及液态水的模型都将不得不被仔细重新考虑或完全抛弃。
参考文献
Postberg F, Schmidt J, Hillier J, Kempf S, & Srama R (2011). 土卫二上成分分层羽流的盐水储藏库来源. 《自然》, 474 (7353), 620-2 PMID: 21697830