在2017年最后一次飛越土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六（泰坦）時(shí)，美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)飛船收集到的雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示，土衛(wèi)六北半球的小液態(tài)湖出奇地深，坐落在山頂上，充滿了甲烷。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2019年4月15日的《自然天文學(xué)》上，它首次證實(shí)了土衛(wèi)六上一些湖泊的深度（超過300英尺或100米）及其組成。它們提供了關(guān)于液態(tài)甲烷降雨、蒸發(fā)和滲入鈦的新信息。鈦是太陽(yáng)系中除地球外唯一已知表面有穩(wěn)定液體的行星。

博科園：科學(xué)家們已經(jīng)知道土衛(wèi)六的水文循環(huán)與地球相似，但有一個(gè)主要的區(qū)別。土衛(wèi)六沒有從海洋中蒸發(fā)水分，形成云和雨，而是全部由甲烷和乙烷完成。我們傾向于認(rèn)為這些碳?xì)浠衔镌诘厍蛏鲜且环N氣體，除非它們?cè)谌萜髦屑訅?。但是土衛(wèi)六太冷了，所以它們表現(xiàn)得像液體一樣，就像地球上室溫下的汽油一樣。更大的北部海域充滿甲烷，但發(fā)現(xiàn)北部較小的湖泊主要充滿甲烷卻令人吃驚。此前，卡西尼號(hào)的數(shù)據(jù)測(cè)量了泰坦南半球唯一的主要湖泊安大略湖。

發(fā)現(xiàn)甲烷和乙烷的混合物大致相同，乙烷比甲烷略重，其組成中含有更多的碳和氫原子。研究報(bào)告的第一作者、加州帕薩迪納市加州理工學(xué)院的卡西尼號(hào)雷達(dá)科學(xué)家馬可·馬斯托朱塞佩說(shuō)：每次在土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)新東西，土衛(wèi)六就變得越來(lái)越神秘。但這些新的量結(jié)果有助于回答幾個(gè)關(guān)鍵問題，我們現(xiàn)在可以更好地理解泰坦的水文?？ㄎ髂崽?hào)的科學(xué)家、紐約康奈爾大學(xué)的卡西尼號(hào)的合著者喬納森·魯寧說(shuō)：除了土衛(wèi)六的奇特之處(土衛(wèi)六具有類似地球的特征，由外來(lái)物質(zhì)雕刻而成)之外，北半球一側(cè)的水文與另一側(cè)的水文完全不同。

這就好像你俯視地球北極，你會(huì)發(fā)現(xiàn)北美液態(tài)物體所處的地質(zhì)環(huán)境與亞洲完全不同。在土衛(wèi)六的東面，有低海拔的大海、峽谷和島嶼。西邊是小湖，新測(cè)量結(jié)果顯示，這些湖泊坐落在高山和高原之上。新雷達(dá)測(cè)量結(jié)果證實(shí)了之前的發(fā)現(xiàn)，這些湖泊遠(yuǎn)高于海平面，但它們讓人聯(lián)想起一幅新的地貌圖像（像臺(tái)地或紐扣）高出周圍景觀數(shù)百英尺，頂部是深液態(tài)湖泊。這些西部湖泊很小，只有幾十英里寬，但是非常深，這一事實(shí)也告訴了科學(xué)家關(guān)于地質(zhì)學(xué)的一些新情況：這是迄今為止最好的證據(jù)，表明它們很可能是在周圍冰基巖和固體有機(jī)物化學(xué)溶解和崩塌時(shí)形成。

在地球上，類似湖泊被稱為巖溶湖，它們發(fā)生在德國(guó)、克羅地亞和美國(guó)等地，當(dāng)水溶解石灰?guī)r基巖時(shí)形成。除了對(duì)深湖的研究，《自然天文學(xué)》上的第二篇論文還幫助解開了土衛(wèi)六水文循環(huán)的更多謎團(tuán)。研究人員利用卡西尼號(hào)數(shù)據(jù)揭示了他們所稱的“瞬時(shí)湖泊”。從雷達(dá)和紅外數(shù)據(jù)來(lái)看，不同的觀測(cè)結(jié)果似乎表明液位發(fā)生了顯著變化。馬里蘭州勞雷爾市約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家、該研究報(bào)告的主要作者香農(nóng)麥肯齊說(shuō)：最合理的解釋是，在液體表面存在一些季節(jié)性的變化。

一種可能性是，這些短暫的特征可能是較淺的液體體，在這個(gè)季節(jié)的過程中蒸發(fā)并滲透到地下。這些結(jié)果和《自然天文學(xué)》上發(fā)表關(guān)于土衛(wèi)六深湖的論文支持了這樣一種觀點(diǎn)，即碳?xì)浠衔镉曜甜B(yǎng)了這些湖泊，然后這些湖泊會(huì)蒸發(fā)回大氣或排入地下，留下儲(chǔ)存在地下的液體儲(chǔ)藏庫(kù)?？ㄎ髂崽?hào)于2004年抵達(dá)土星系統(tǒng)，并于2017年結(jié)束了它的任務(wù)，它故意潛入土星的大氣層，在泰坦表面繪制了超過62萬(wàn)平方英里(160萬(wàn)平方公里)的液態(tài)湖泊和海洋。

它利用雷達(dá)儀器完成了這項(xiàng)工作，雷達(dá)儀器發(fā)出無(wú)線電波，收集返回信號(hào)(或回波)，提供有關(guān)地形、液體物體的深度和成分信息，以及兩個(gè)能夠穿透衛(wèi)星厚厚大氣層煙霧的成像系統(tǒng)。2017年4月22日，卡西尼號(hào)最后一次近距離飛越土衛(wèi)六，為這項(xiàng)新研究收集了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這是該任務(wù)最后一次觀察衛(wèi)星上較小的湖泊，研究小組充分利用了這一機(jī)會(huì)。當(dāng)卡西尼號(hào)快速掠過時(shí)，從小型湖泊表面收集回聲是一項(xiàng)獨(dú)特的挑戰(zhàn)。這是卡西尼號(hào)最后一次向土衛(wèi)六歡呼，這真的是一個(gè)壯舉！

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自:?噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

參考期刊文獻(xiàn):《Nature Astronomy》

DOI:?10.1038/s41550-018-0687-6

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