迷人的土卫六泰坦：有喀斯特地貌又有“幽灵湖泊”！

来源：NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS

宇宙中有这样的一个世界：雨水落下之后会聚集在湖泊和池塘里，渗入周围的岩石，蒸发掉，然后又再次落下，这就是土星的卫星，土卫六(泰坦)，只不过那里下的雨水不是水，而是液态甲烷。

两篇新论文探索了这种熟悉而又陌生的无水“水循环”在泰坦卫星表面的发生过程。为了做到这一点，这两个独立的研究团队把他们的目光放在了卡西尼号任务的数据上(该任务于2017年9月结束)。卡西尼号宇宙飞船在这颗巨大的卫星外飞越了100多次，在飞行过程中对这个奇异世界收集了至关重要的观测数据。

其中一些观察结果向科学家们展示了一些非同寻常的东西：他们首次看到了泰坦表面上的液体，而不仅仅只是这些液体的迹象。“泰坦是地球之外唯一一个我们看到地表有液体的星球，”美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家罗莎莉·洛佩斯(Rosaly Lopes)没有参加这两篇论文的研究，但她说，“我们中的一些人喜欢称泰坦为太阳系外部的地球。”

“泰坦是太阳系中最有趣的卫星，我觉得这样说有些人可能会有异议，但我认为这是事实，”约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家香农·麦肯锡(Shannon MacKenzie)说，但这并不意味着这个卫星就比较容易理解，“泰坦给了我们很多谜题，”她说。

麦肯锡的研究分析了一个潜在谜题：泰坦地表的某一部分有三个小特征，当卡西尼号第一次发现它们时，科学家们认为这些是充满液体的湖泊，但当飞船返回该地区时，它们似乎已经干涸了。观察结果表明，这些液体要么是蒸发了，要么是渗透到周围的行星表面。

麦肯锡和她的合作者认为，这些“幽灵湖泊”可能是泰坦季节性变化的证据。(宇宙飞船对该地区的两次观测间隔了7个地球年，在此期间，泰坦的北半球从冬天过渡到春天。)

但是情况可能没有那么简单，因为这两组观测是用不同的仪器进行的。卡西尼号只会用它的雷达仪器或它的视觉和红外线摄像机来收集数据，但这两种成像仪器不能同时使用，在飞船第一次飞越时，该区域因为太暗而无法使用摄像机。

所以麦肯锡和她的同事不得不把仪器的变化作为一个潜在的变量考虑进去。但她仍然相信在这两次飞越中有些东西是不同的，很有可能那里有过液体，只是后来消失了。麦肯锡说，即使两次近距离飞越中不同的信号是由其他一些现象引起的，她仍然对这些现象背后的信息很感兴趣，因为泰坦是有可能孕育生命的潜在星球之一。

麦肯锡说：“如果我们转而研究泰坦表面的其他一些新发现的物质，那也很有趣，因为泰坦上的沉积物对生物起源前的化学过程研究非常重要。”

尽管麦肯锡只关注了三个似乎已经消失的小湖泊，但在卡西尼号对该地区的观测中，很多湖泊依然可见。在昨天发表的第二篇论文中，科学家们使用雷达数据研究了几个大得多的湖泊。

在卡西尼号于2017年4月最后一次飞越土卫六期间，该航天器被设定为在湖区收集一种被称为测高度计(altimetry)的特殊数据，该数据用来测量不同物质的高度。加州理工学院(Caltech)的行星科学家马可·马斯托朱塞佩(Marco Mastrogiuseppe)已经用类似的数据测量了泰坦上一些海洋的深度，这些海洋的液体体积要大得多，而卡西尼团队希望马克可以对湖泊进行相同测量。

马克和他的同事在他们的新论文中也确实这样做了，他们确定了这些湖泊深度超过328英尺(100米)深，并确定了它们的内容化合物主要是液态甲烷。他说：“我们意识到，从本质上说，这些湖泊的组成与海马湖非常非常相似。我们相信这些水域来源是当地的雨水，雨水降落到地表，然后这些盆地再将它们排出。”

这表明，在泰坦地表下可能存在另一个与地球相似的特征：洞穴。在地球上，许多洞穴是由水溶解掉诸如石灰石之类岩石而形成的，这种流水作用会留下一种被称为喀斯特地貌的景观，地貌特征是泉水、含水层、洞穴和天坑。

研究泰坦湖泊水域的研究人员认为，他们发现了类似喀斯特地貌类型的特征，而且他们也没有发现连接所有这些不同水体特征的水道，这就是为什么马可和其他人怀疑一些液体可能正在渗入自身周围的地形，就像地球上的喀斯特地貌一样。

洛佩斯说：“泰坦确实是一个在地质学上与地球相似的世界，而我们此前也从来没有试过研究液态水域和地质学之间的相互作用。”但新的研究开始通过在另一个行星上观察这些相互作用的运行来实现这一目标。

当然，在这么遥远的距离之外、对一个从未成为任何任务主要焦点的卫星进行这些相互作用的研究是非常困难的。洛佩斯说：“我们一直在讨论机器人探险者可以执行的可能任务，它们可能爬进月球和火星上的熔岩管和洞穴里。我们能不能在未来派一个这样的机器人爬到这个地形和洞穴里看看下面有什么?”

这样的任务可能不会很快实现，但美国宇航局目前正在很认真地考虑一个名为“蜻蜓”的项目，该项目将把一架无人机送到这个奇怪的卫星上。如果被选中的话，该任务将于2025年发射，9年后到达泰坦。如果美国宇航局不选择蜻蜓任务，那很有可能会出现另一个概念任务。麦肯锡说：“泰坦是在是太迷人了，我们一定会回去的。”

麦肯锡和马克的论文都发表在4月15日的《自然天文学》杂志上。