土卫明星 “恩克拉多斯”

张唯诚

1789年，英国天文学家威廉·赫歇尔发现了土星的一个卫星——土卫二，并将它名命为“恩克拉多斯”。“恩克拉多斯”是古希腊神话中的一个巨人，因败于宙斯而被雅典娜埋葬在了埃特那山下。然而，土卫二徒有其名，它并不是“巨人”，直径只有约500千米，在太阳系的卫星中算不上大个头。1981年，“旅行者号”探访土星，拍下了土卫二的照片，只见土卫二上冰层覆盖，山岭纵横，偶见沟槽、凹坑和破碎的冰原，表面极为荒凉。可是20多年后，这个不起眼的星体却引起了科学家们的极大兴趣。

“卡西尼号”的奇遇

当2005年2月，“卡西尼号”土星探测器飞掠了这颗星球后，天文学家们便开始对它刮目相看了。一般认为，像土卫二这样的小天体不会有大气，因为它小，所以引力就弱，不足以吸引住大气，但“卡西尼号”却探测到土卫二的磁场有扭曲现象，这表明这颗小卫星有自己的大气层，磁场发生扭曲是大气层中带电气体分子干扰的结果。科学家们猜测，土卫二可能拥有自己的大气来源，它内部的逸出物质为它构建了一个大气层。假若一个小天体拥有自己的大气来源，形成一个稀薄的大气层也是有可能的，虽然这种可能性不高。

当年的3月和7月，“卡西尼号”又对土卫二作了两次飞掠，那时它离土卫二靠得很近，最近时只有168千米，“卡西尼号”用它的照像机拍下了非常清晰的照片。人们看到，土卫二的南极是一个地质活跃的热点地区，那里有一片虎纹状的地形，长达128千米，宽40千米。令人惊讶的是，那种虎纹状地形的裂缝里正在不断喷射着间歇泉，似是一些水蒸气和冰屑的混合物，它们被一直喷射到了430千米以外的高空，这个高度和土卫二的直径相差无几了。

这个意想不到的发现令科学家们非常兴奋，它使土卫二成了“卡西尼号”的重要探测目标。科学家相信“卡西尼”号发现了一个最奇异的天体，它很可能是太阳系中一个最有希望存在生命的地方。

太阳系寻水

探测表明，间歇泉中混合着甲烷、丙烷、乙炔和二氧化碳等物质，这些物质夹带着大量气体源源不断地逸出地表形成了稀薄的大气层。问题是，土卫二的表面异常寒冷，怎么会出现这种含有水蒸气的间歇泉呢?人们能够想到的理由就是液态水，科学家认为，土卫二冰下的温度可能很高，那里极有可能隐藏着大量的液态水。

在太阳系里寻找液态水是太空探测的一个重要目的，因为它是生命存在的必要条件。自20世纪60年代起，科学家们便抱着这个目的向太阳系中的多个星球和它们的卫星源源不断地发射了各种各样的探测器，金星、火星、木星和土星的卫星均在此列，但结果总是希望夹带着失望，而且失望的成分时常更多。2005年1月，“惠更斯号”探测器又一次带着希望脱离母船“卡西尼号”飞向土卫六。在土星的卫星中，土卫六才是“巨人”，它直径达5150千米，是土星最大的卫星，但人们关注它并不是因为它的个头大，而是它有水气丰沛的大气。当“惠更斯号”着陆土卫六的时候，它的减速降落伞穿过了潮湿的云层，照像机摄下了河道、海滩和类似岛屿的图像，最后才穿过浓密的雾团，落在了一片泥泞的地面上。从“惠更斯号”发回的照片上看，探测器似乎落在了一条空旷的河道附近，河道里似乎不久前还流淌过液体，一些小岩石散布在地上，它们很光滑，浑圆的模样很像地球上河流旁边常见的石头。整个着陆过程和拍下的照片给人最深刻的印象是：土卫六上有水。然而土卫六上的“水”和地球上的水不一样，它有4个氢原子和1个碳原子，这种东西在地球上被称为“甲烷”，它在地球的环境中是气体，但在土卫六上却是液体，原因就在于这颗星球的表面温度为零下180摄氏度，在那种温度下，甲烷变成了液体，它们像水一样地流动。

人们又一次失望了，土卫六上的“水”徒有其表。然而土卫二会怎样呢?它能给天文学家们带来新的希望吗?令人疑惑不解的是，土卫二的直径只有500千米，是月球直径的七分之一，如此小的天体怎么能喷射出如此丰沛的水蒸气和冰粒呢?人们知道海卫一有夹杂着液氮、灰尘或甲烷的喷泉；木卫一有壮观的火山；木卫二有平整的冰面，冰下可能隐藏着浩瀚的海洋，但那几颗卫星是较大的天体，而土卫二如此之小，它怎么会如此活跃而又强劲有力呢?

小小的“恩克拉多斯”成了天文学家们心中的一个巨大的谜。

“恩克拉多斯”之谜

通常情况下，行星和卫星的最热部分应该在赤道附近，而两极应该很寒冷，因为那里的太阳光照是倾斜的，就像地球一样。然而令人费解的是，土卫二上的“热点”却是在南极，探测表明，土卫二赤道附近的温度是零下193摄氏度，而南极的平均温度为零下187摄氏度，至于有“虎纹”的地方则更加温暖。行星科学家、“卡西尼号”指挥小组成员约翰·斯宾塞说，“这种情况令人震惊，就仿佛我们发现南极洲比撒哈拉沙漠还要温暖一样。”

可以对其作出解释的理论就是土卫二有一个内部的热源，例如地下的熔岩等，它延伸到南极地表的附近，把那里加热了。事实上，土卫二离太阳14亿千米，太阳光非常微弱，对它的影响的确并不大。有科学家还猜测，土卫二可能曾经发生过一次大翻转，由于星体物质的运动，在土卫二的内部有一块较轻的物质慢慢上浮，导致自转轴倾斜从而引起了整个星体发生翻转，最终形成了这种热量分布的“怪现象”。

即使土卫二有一个地下的热源，土卫二的表面还是太冷，在这样的温度下存在液态水依然是不可思议的。因此，假若土卫二上存在液态水，那么那些水必定来自它的表层之下。科学家推测，那些液态水可能距地表不远，它们受到地下更深处热源的加热后把水蒸气连同冰块和其他物质一齐喷发了出来，于是形成了蔚为壮观的间歇泉。‘

不过事情至此，土卫二的谜团并没有最终解开，更令科学家们伤脑筋的是他们必须解释土卫二内部的热量是如何产生的。关于这个问题，现有多种解释，一种认为它产生于上层冰和下层岩石的挤压；另一种认为，它来自于放射性元素的衰变，衰变释放了热量，熔化了土卫二的内核，并在其冰下造就了一个海洋；还有人认为热量来自潮汐摩擦力，这种力量使“虎纹”边缘摩擦生热。究竟哪种观点正确还有待进一步的考察。2007年5月，美国科学家在《自然》杂志上发表文章说，它们在分析了“卡西尼号”传回的照片后发现，那些“虎纹”很像地球上的地质断层与地面交界处的断层线。他们说，土卫二绕土星运行的轨道是一个非常扁的椭圆，这种运行方式会使它表面的冰层沿着断层线的方向移动，在移动过程中，摩擦碰撞产生的热造就了大量蒸气，蒸

气的压力达到一定程度时便将断层里的冰块推出，从而形成了间歇泉似的冰喷泉现象。

“明星”出世

所有的推测都有待科学的证实，科学家们期待着“卡西尼号”有更多的发现。2008年3月12日，“卡西尼号”再一次近距离飞掠土卫二，从距其表面50千米的高空掠过。“卡西尼号”发现喷射物中的水汽密度很大，夹杂着大量的冰粒，有一些或简单或复杂的有机物，如一氧化碳、二氧化物、甲烷和丙烷，这些有机分子能演化成更为复杂的化合物，在地球上，这些化合物的结合最终促成了生命的诞生。3月21日，科学家在《科学》杂志上发表文章说，“卡西尼号”提供的数据表明，土卫二地表之下很可能存在着一个由水和氨构成的液态海洋。

8月11日，“卡西尼号”再度飞越土卫二，这一次，它距土卫二表面只有48千米。趁此机会，“卡西尼号”拍下了土卫二南极虎纹状地形的特写照片，间歇泉就是从那些“虎纹”中的喷射口里喷出的。众所周知，生命的存在需要水和热量，而这二者在土卫二上都已具备，加上有机化合物，土卫二上产生生命的各种元素都具备了。

事实上，土卫二不仅是一个在存在生命方面令人充满期待的星球，它同时也对整个土星系统施加着影响，是一颗充满能量和影响力的星球。2008年6月，科学家发表研究报告说，他们在土星上发现了一种昏暗的极光，而这种极光很有可能也兆因于土卫二上的喷出物，他们估计这个小星球每秒钟向土星轨道喷射100千克物质，从而造就了土星的“第二种极光”。除此以外，土卫二喷出物中的一部分还纷纷进入到土星的光环里，从“卡西尼号”拍摄的照片中人们看到，土卫二就运行于土星最外层环的E环中，E环呈蓝色，由稀疏的物质微粒组成，人们认为E环的粒子就来自土卫二。

在2008年11月的一期《自然》杂志上，美国航天局喷气推进实验室的科学家发表了他们对土卫二间歇泉的最新研究结果，他们对“卡西尼号”拍摄的图片进行了分析后得出结论说，那些喷出物的速度非常高，甚至超过了音速，达到每小时2100千米，假若没有地下的液态水，喷出物很难达到这样的速度，这表明这颗卫星也许的确蕴含着一个地下的水库。科学家期待着“卡西尼号”对土卫二的再一次飞掠，那可能也是这颗探测器对土卫二的最后一次飞掠，时间定在2010年5月18日。

在太阳系的卫星中，土卫二是已知的最亮的卫星，其反射率达90％，而现在，它又继火星、土卫六这类星球之后脱颖而出，被看为是一个最有希望存在生命体的地方，小小的“恩克拉多斯”真要成为太阳系中的一颗万众瞩目的“明星”了。(文章代码：0207)

责任编辑庞云