本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
土卫六上的甲烷和乙烷湖泊是卡西尼号任务最令人印象深刻的发现之一。虽然人们长期以来一直怀疑土卫六可能运行着类似于地球水文循环的碳氢化合物循环(蒸发、凝结、降雨和液体积聚),但直到卡西尼号的雷达测绘才让我们知道这个遥远卫星上确实存在地表液态水体。
土卫六上有名可查的湖泊超过30个,范围从约240公里宽(更像是海而不是湖)到约6公里。在土卫六季节周期的这个时期,所有这些充满液体的结构都位于该卫星表面纬度70度以北或以南的地区。

土卫六北极地区的假彩色合成雷达地图,蓝色表示地表液体。湖泊星罗棋布地分布在整个地貌中(来源:NASA / JPL-Caltech / Agenzia Spaziale Italiana / USGS)。
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但是,是什么形成了景观中的这些洼地,以及较低纬度地区类似的——但目前是空旷的——地貌特征呢?
Cornet 等人在《地球物理研究杂志》上发表的一项新研究表明,一个非常类似地球,但又充满异域风情的过程可能正在发挥作用。
地球表面遍布着由于水侵蚀数百万年溶解可溶性岩石而形成的地貌(例如,佛罗里达州中西部的绝大部分地区)。石灰石和其他岩石被天然雨水中的碳酸溶解。随着时间的推移,整座山脉可能会让位于落水洞和洞穴,因为岩石被侵蚀掉——这被称为喀斯特地貌。而有了足够的降水,陆地湖泊可以在这些洼地中形成。
对于陆地喀斯特地貌,有一些相当直接的方法可以估算地貌特征形成所需的时间——本质上是通过计算岩石溶解的速度,并将其与必须被冲走的物质体积进行比较。
对于土卫六,研究人员采用了相同的方法,但根据可能形成地表层(可能深达数百米)的富碳物质混合物以及液态甲烷、乙烷和丙烷从大气中降雨时的溶解能力进行了调整。通过将这些因素与土卫六夏季降雨量的预测(来自土卫六气候的计算机模拟)结合起来,他们表明,在极地区域,湖泊的喀斯特地貌可能在数千万年内形成,而在较干燥的纬度地区,可能需要数亿年。
这些时间尺度也与这些地表估计的年龄非常吻合。
湖泊形成的速度比地球上慢约 30 倍,考虑到不同的成分、典型的 90 开尔文的寒冷温度以及几乎精确慢 30 倍的季节更替(土星的轨道周期为 29.5 个地球年),这并不令人惊讶。
再一次,土卫六——尽管它具有完全非地球的特征——似乎是由一系列普遍的行星过程塑造而成。这是一个极好的例子,说明我们探索和发现新世界的追求最终与理解地球本身息息相关。