《自然》：科学家探索土卫六上是否存在生命

顾汉现

作者：D. Hemingway 来源：《自然》

发布时间：2013-9-3 14:59:12

科学家探索土卫六上是否存在生命



地质学家认为，泰坦上的索特拉光斑是一个1450米高的冰火山，不过行星物理学家对更多冰火山的存在持怀疑态度。图片来源：NASA

巨大的、被阴霾笼罩的土卫六（泰坦）上是否有生命存在呢？许多行星地质专家认为是有生命的。卡西尼宇宙飞船上的雷达图像显示，泰坦上看起来像火山似的东西会喷涌出冰冷的“岩浆”，并将甲烷送入大气层中。不过其他的卡西尼数据令一些行星物理学家有不同的看法。上周，他们发表报告称，泰坦似乎被包裹在几十公里厚的硬冰壳内——也许太过坚硬，以至于不能使岩浆从深处冒出来。

如果这种看法是正确的，那么所谓的“火山”将完全是另外的东西，而且泰坦在地质学上是死的，其大气中的甲烷——分割峡谷和填充湖泊的雨水的来源——可能正在减少。泰坦也许即将枯竭。

在上周的《自然》杂志上，美国加州大学圣克鲁斯分校（UCSC）的行星物理学家Douglas Hemingway和同事描述了他们如何结合对泰坦崎岖不平形状的测量及其地心引力，探测泰坦冰冷的内部。卡西尼宇宙飞船自2004年开始绕土星运行，已经多次飞至泰坦附近。曾有很多次，研究人员监测到卡西尼发生多普勒偏移（泰坦巨大的引力场加速飞船偏离其预期轨道）的无线电信号频率。为判断泰坦的地形，研究人员将卡西尼的雷达作为高度计，通过重叠雷达图像获得其高度信息。

当将数据结合起来分析时，研究人员发现了一件有趣的事。“在有高地形的地方，其地心引力就会低于周围环境。”该研究的共同作者、同样来自UCSC的Francis Nimmo说。反之亦然，在低地形的地方，地心引力就会很高。“这非常奇特。”Nimmo指出。冰层堆积很高的地方本应该有更强的地心引力，而不是更弱。

该科学团队得出结论，在高地形的下面，冰延伸到被认为位于泰坦外层冰下面的海水中。由于冰的密度比水小，凸起的冰柱会减小地心引力，尽管其位于高地形处。不过该团队认为，如果真是如此，冰层必须足够坚硬和厚实，以使冰层上的冰柱不会更高，从而形成更多的表面凹凸。因此该团队的结论称，泰坦的冰壳从表面一直到至少40公里深处都十分坚硬。

Nimmo问道，如果真是这样，冰岩浆怎么会从泰坦的内部喷涌出来呢？“我有点不愿意完全排除火山活动，但是要想证明它会更加困难。”

然而，地质学家说，他们的照片不会撒谎。卡西尼团队成员、行星地质学家Ellen Stofan认为，卡西尼雷达图像上呈现的索特拉光斑“是一个冰火山”，“它有着火山能够进行的一切活动”。其高峰处有一个像火山喷口一样的中央下陷，并被那些看起来像从火山口流出的沉积物所包围。

这些从泰坦上的火山中流出的充满甲烷的岩浆，可以解释该卫星的大气如何在太阳紫外线不断破坏它的情况下仍富含甲烷。若没有火山活动，这些甲烷可能是泰坦中年时大气中出现的一次性添加，最终将会消失。

当然，行星物理学家可能是错误的。美国帕萨迪纳市加州理工学院的行星物理学家David Stevenson指出，地心引力和地形数据有“相当大的不确定性”。“这是对它们进行的最简单的解释，它可能是对的，但我感到有些不安。”索特拉光斑是唯一一个地质学家很确定的冰火山。“在泰坦的所有信息中，我们都同意索特拉光斑是一个冰火山。”Stofan称，“但这点信息太少了。”

卡西尼的任务计划将进行至2017年，但是它也许不会解决这场争论。Stevenson称，之后并没有足够的近距离飞行来显著改善对泰坦地心引力的测绘。不过地质学家即将开始对泰坦巨大、平坦的平原进行近距离观察，这些平原或许是那些流动性过强而不足以形成火山口的岩浆在冰冻后形成的。如果详细的观察显示这些平原是有火山特性的，那么泰坦可能又会被重新认为是有生命的。（张冬冬）

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《自然》发表论文摘要（英文）：

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature12400.html