張唯誠(chéng)

1789年，英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)了土星的一個(gè)衛(wèi)星——土衛(wèi)二，并將它名命為“恩克拉多斯”?！岸骺死嗨埂笔枪畔ＥD神話中的一個(gè)巨人，因敗于宙斯而被雅典娜埋葬在了埃特那山下。然而，土衛(wèi)二徒有其名，它并不是“巨人”，直徑只有約500千米，在太陽(yáng)系的衛(wèi)星中算不上大個(gè)頭。1981年，“旅行者號(hào)”探訪土星，拍下了土衛(wèi)二的照片，只見土衛(wèi)二上冰層覆蓋，山嶺縱橫，偶見溝槽、凹坑和破碎的冰原，表面極為荒涼。可是20多年后，這個(gè)不起眼的星體卻引起了科學(xué)家們的極大興趣。

“卡西尼號(hào)”的奇遇

當(dāng)2005年2月，“卡西尼號(hào)”土星探測(cè)器飛掠了這顆星球后，天文學(xué)家們便開始對(duì)它刮目相看了。一般認(rèn)為，像土衛(wèi)二這樣的小天體不會(huì)有大氣，因?yàn)樗?，所以引力就弱，不足以吸引住大氣，但“卡西尼?hào)”卻探測(cè)到土衛(wèi)二的磁場(chǎng)有扭曲現(xiàn)象，這表明這顆小衛(wèi)星有自己的大氣層，磁場(chǎng)發(fā)生扭曲是大氣層中帶電氣體分子干擾的結(jié)果?？茖W(xué)家們猜測(cè)，土衛(wèi)二可能擁有自己的大氣來(lái)源，它內(nèi)部的逸出物質(zhì)為它構(gòu)建了一個(gè)大氣層。假若一個(gè)小天體擁有自己的大氣來(lái)源，形成一個(gè)稀薄的大氣層也是有可能的，雖然這種可能性不高。

當(dāng)年的3月和7月，“卡西尼號(hào)”又對(duì)土衛(wèi)二作了兩次飛掠，那時(shí)它離土衛(wèi)二靠得很近，最近時(shí)只有168千米，“卡西尼號(hào)”用它的照像機(jī)拍下了非常清晰的照片。人們看到，土衛(wèi)二的南極是一個(gè)地質(zhì)活躍的熱點(diǎn)地區(qū)，那里有一片虎紋狀的地形，長(zhǎng)達(dá)128千米，寬40千米。令人驚訝的是，那種虎紋狀地形的裂縫里正在不斷噴射著間歇泉，似是一些水蒸氣和冰屑的混合物，它們被一直噴射到了430千米以外的高空，這個(gè)高度和土衛(wèi)二的直徑相差無(wú)幾了。

這個(gè)意想不到的發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家們非常興奮，它使土衛(wèi)二成了“卡西尼號(hào)”的重要探測(cè)目標(biāo)?？茖W(xué)家相信“卡西尼”號(hào)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)最奇異的天體，它很可能是太陽(yáng)系中一個(gè)最有希望存在生命的地方。

太陽(yáng)系尋水

探測(cè)表明，間歇泉中混合著甲烷、丙烷、乙炔和二氧化碳等物質(zhì)，這些物質(zhì)夾帶著大量氣體源源不斷地逸出地表形成了稀薄的大氣層。問題是，土衛(wèi)二的表面異常寒冷，怎么會(huì)出現(xiàn)這種含有水蒸氣的間歇泉呢?人們能夠想到的理由就是液態(tài)水，科學(xué)家認(rèn)為，土衛(wèi)二冰下的溫度可能很高，那里極有可能隱藏著大量的液態(tài)水。

在太陽(yáng)系里尋找液態(tài)水是太空探測(cè)的一個(gè)重要目的，因?yàn)樗巧嬖诘谋匾獥l件。自20世紀(jì)60年代起，科學(xué)家們便抱著這個(gè)目的向太陽(yáng)系中的多個(gè)星球和它們的衛(wèi)星源源不斷地發(fā)射了各種各樣的探測(cè)器，金星、火星、木星和土星的衛(wèi)星均在此列，但結(jié)果總是希望夾帶著失望，而且失望的成分時(shí)常更多。2005年1月，“惠更斯號(hào)”探測(cè)器又一次帶著希望脫離母船“卡西尼號(hào)”飛向土衛(wèi)六。在土星的衛(wèi)星中，土衛(wèi)六才是“巨人”，它直徑達(dá)5150千米，是土星最大的衛(wèi)星，但人們關(guān)注它并不是因?yàn)樗膫€(gè)頭大，而是它有水氣豐沛的大氣。當(dāng)“惠更斯號(hào)”著陸土衛(wèi)六的時(shí)候，它的減速降落傘穿過(guò)了潮濕的云層，照像機(jī)攝下了河道、海灘和類似島嶼的圖像，最后才穿過(guò)濃密的霧團(tuán)，落在了一片泥濘的地面上。從“惠更斯號(hào)”發(fā)回的照片上看，探測(cè)器似乎落在了一條空曠的河道附近，河道里似乎不久前還流淌過(guò)液體，一些小巖石散布在地上，它們很光滑，渾圓的模樣很像地球上河流旁邊常見的石頭。整個(gè)著陸過(guò)程和拍下的照片給人最深刻的印象是：土衛(wèi)六上有水。然而土衛(wèi)六上的“水”和地球上的水不一樣，它有4個(gè)氫原子和1個(gè)碳原子，這種東西在地球上被稱為“甲烷”，它在地球的環(huán)境中是氣體，但在土衛(wèi)六上卻是液體，原因就在于這顆星球的表面溫度為零下180攝氏度，在那種溫度下，甲烷變成了液體，它們像水一樣地流動(dòng)。

人們又一次失望了，土衛(wèi)六上的“水”徒有其表。然而土衛(wèi)二會(huì)怎樣呢?它能給天文學(xué)家們帶來(lái)新的希望嗎?令人疑惑不解的是，土衛(wèi)二的直徑只有500千米，是月球直徑的七分之一，如此小的天體怎么能噴射出如此豐沛的水蒸氣和冰粒呢?人們知道海衛(wèi)一有夾雜著液氮、灰塵或甲烷的噴泉；木衛(wèi)一有壯觀的火山；木衛(wèi)二有平整的冰面，冰下可能隱藏著浩瀚的海洋，但那幾顆衛(wèi)星是較大的天體，而土衛(wèi)二如此之小，它怎么會(huì)如此活躍而又強(qiáng)勁有力呢?

小小的“恩克拉多斯”成了天文學(xué)家們心中的一個(gè)巨大的謎。

“恩克拉多斯”之謎

通常情況下，行星和衛(wèi)星的最熱部分應(yīng)該在赤道附近，而兩極應(yīng)該很寒冷，因?yàn)槟抢锏奶?yáng)光照是傾斜的，就像地球一樣。然而令人費(fèi)解的是，土衛(wèi)二上的“熱點(diǎn)”卻是在南極，探測(cè)表明，土衛(wèi)二赤道附近的溫度是零下193攝氏度，而南極的平均溫度為零下187攝氏度，至于有“虎紋”的地方則更加溫暖。行星科學(xué)家、“卡西尼號(hào)”指揮小組成員約翰·斯賓塞說(shuō)，“這種情況令人震驚，就仿佛我們發(fā)現(xiàn)南極洲比撒哈拉沙漠還要溫暖一樣?！?/p>

可以對(duì)其作出解釋的理論就是土衛(wèi)二有一個(gè)內(nèi)部的熱源，例如地下的熔巖等，它延伸到南極地表的附近，把那里加熱了。事實(shí)上，土衛(wèi)二離太陽(yáng)14億千米，太陽(yáng)光非常微弱，對(duì)它的影響的確并不大。有科學(xué)家還猜測(cè)，土衛(wèi)二可能曾經(jīng)發(fā)生過(guò)一次大翻轉(zhuǎn)，由于星體物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，在土衛(wèi)二的內(nèi)部有一塊較輕的物質(zhì)慢慢上浮，導(dǎo)致自轉(zhuǎn)軸傾斜從而引起了整個(gè)星體發(fā)生翻轉(zhuǎn)，最終形成了這種熱量分布的“怪現(xiàn)象”。

即使土衛(wèi)二有一個(gè)地下的熱源，土衛(wèi)二的表面還是太冷，在這樣的溫度下存在液態(tài)水依然是不可思議的。因此，假若土衛(wèi)二上存在液態(tài)水，那么那些水必定來(lái)自它的表層之下?？茖W(xué)家推測(cè)，那些液態(tài)水可能距地表不遠(yuǎn)，它們受到地下更深處熱源的加熱后把水蒸氣連同冰塊和其他物質(zhì)一齊噴發(fā)了出來(lái)，于是形成了蔚為壯觀的間歇泉。‘

不過(guò)事情至此，土衛(wèi)二的謎團(tuán)并沒有最終解開，更令科學(xué)家們傷腦筋的是他們必須解釋土衛(wèi)二內(nèi)部的熱量是如何產(chǎn)生的。關(guān)于這個(gè)問題，現(xiàn)有多種解釋，一種認(rèn)為它產(chǎn)生于上層冰和下層巖石的擠壓；另一種認(rèn)為，它來(lái)自于放射性元素的衰變，衰變釋放了熱量，熔化了土衛(wèi)二的內(nèi)核，并在其冰下造就了一個(gè)海洋；還有人認(rèn)為熱量來(lái)自潮汐摩擦力，這種力量使“虎紋”邊緣摩擦生熱。究竟哪種觀點(diǎn)正確還有待進(jìn)一步的考察。2007年5月，美國(guó)科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表文章說(shuō)，它們?cè)诜治隽恕翱ㄎ髂崽?hào)”傳回的照片后發(fā)現(xiàn)，那些“虎紋”很像地球上的地質(zhì)斷層與地面交界處的斷層線。他們說(shuō)，土衛(wèi)二繞土星運(yùn)行的軌道是一個(gè)非常扁的橢圓，這種運(yùn)行方式會(huì)使它表面的冰層沿著斷層線的方向移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中，摩擦碰撞產(chǎn)生的熱造就了大量蒸氣，蒸

氣的壓力達(dá)到一定程度時(shí)便將斷層里的冰塊推出，從而形成了間歇泉似的冰噴泉現(xiàn)象。

“明星”出世

所有的推測(cè)都有待科學(xué)的證實(shí)，科學(xué)家們期待著“卡西尼號(hào)”有更多的發(fā)現(xiàn)。2008年3月12日，“卡西尼號(hào)”再一次近距離飛掠土衛(wèi)二，從距其表面50千米的高空掠過(guò)?！翱ㄎ髂崽?hào)”發(fā)現(xiàn)噴射物中的水汽密度很大，夾雜著大量的冰粒，有一些或簡(jiǎn)單或復(fù)雜的有機(jī)物，如一氧化碳、二氧化物、甲烷和丙烷，這些有機(jī)分子能演化成更為復(fù)雜的化合物，在地球上，這些化合物的結(jié)合最終促成了生命的誕生。3月21日，科學(xué)家在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章說(shuō)，“卡西尼號(hào)”提供的數(shù)據(jù)表明，土衛(wèi)二地表之下很可能存在著一個(gè)由水和氨構(gòu)成的液態(tài)海洋。

8月11日，“卡西尼號(hào)”再度飛越土衛(wèi)二，這一次，它距土衛(wèi)二表面只有48千米。趁此機(jī)會(huì)，“卡西尼號(hào)”拍下了土衛(wèi)二南極虎紋狀地形的特寫照片，間歇泉就是從那些“虎紋”中的噴射口里噴出的。眾所周知，生命的存在需要水和熱量，而這二者在土衛(wèi)二上都已具備，加上有機(jī)化合物，土衛(wèi)二上產(chǎn)生生命的各種元素都具備了。

事實(shí)上，土衛(wèi)二不僅是一個(gè)在存在生命方面令人充滿期待的星球，它同時(shí)也對(duì)整個(gè)土星系統(tǒng)施加著影響，是一顆充滿能量和影響力的星球。2008年6月，科學(xué)家發(fā)表研究報(bào)告說(shuō)，他們?cè)谕列巧习l(fā)現(xiàn)了一種昏暗的極光，而這種極光很有可能也兆因于土衛(wèi)二上的噴出物，他們估計(jì)這個(gè)小星球每秒鐘向土星軌道噴射100千克物質(zhì)，從而造就了土星的“第二種極光”。除此以外，土衛(wèi)二噴出物中的一部分還紛紛進(jìn)入到土星的光環(huán)里，從“卡西尼號(hào)”拍攝的照片中人們看到，土衛(wèi)二就運(yùn)行于土星最外層環(huán)的E環(huán)中，E環(huán)呈藍(lán)色，由稀疏的物質(zhì)微粒組成，人們認(rèn)為E環(huán)的粒子就來(lái)自土衛(wèi)二。

在2008年11月的一期《自然》雜志上，美國(guó)航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)表了他們對(duì)土衛(wèi)二間歇泉的最新研究結(jié)果，他們對(duì)“卡西尼號(hào)”拍攝的圖片進(jìn)行了分析后得出結(jié)論說(shuō)，那些噴出物的速度非常高，甚至超過(guò)了音速，達(dá)到每小時(shí)2100千米，假若沒有地下的液態(tài)水，噴出物很難達(dá)到這樣的速度，這表明這顆衛(wèi)星也許的確蘊(yùn)含著一個(gè)地下的水庫(kù)。科學(xué)家期待著“卡西尼號(hào)”對(duì)土衛(wèi)二的再一次飛掠，那可能也是這顆探測(cè)器對(duì)土衛(wèi)二的最后一次飛掠，時(shí)間定在2010年5月18日。

在太陽(yáng)系的衛(wèi)星中，土衛(wèi)二是已知的最亮的衛(wèi)星，其反射率達(dá)90％，而現(xiàn)在，它又繼火星、土衛(wèi)六這類星球之后脫穎而出，被看為是一個(gè)最有希望存在生命體的地方，小小的“恩克拉多斯”真要成為太陽(yáng)系中的一顆萬(wàn)眾矚目的“明星”了。(文章代碼：0207)

責(zé)任編輯龐云