天文史上的今天：土星最大衛星上的冰下海洋

摘要：

2008年3月20日，美國卡西尼飛船項目組的科學家們報告他們找到證據，證明土星最大的衛星土衛六的地下可能存在一個冰下海洋。

太陽系第二大衛星：土衛六

來源：NASA

2008年3月20日，美國卡西尼飛船項目組的科學家們報告他們找到證據，證明土星最大的衛星土衛六（Titan）的地下可能存在一個冰下海洋。

土衛六是土星最大的衛星，在整個太陽系的衛星中排名第二，僅次於木衛三，直徑超過5000公里，甚至比水星還要大。另外這是太陽系中唯一一顆擁有濃密大氣層的衛星，卡西尼探測器對土衛六的探測結果表明，這顆衛星地表被大量富含液態有機物的河流湖泊，以及水冰構成的巨大山脈所覆蓋。

關於土衛六，我們之前做過介紹：

（圖集）最特別的衛星：土衛六

「惠更斯」著陸器在下降時拍攝到的土衛六上的河網系統

來源：ESA

長久以來，科學家們一直懷疑土衛六的冰層下方可能存在海洋，就像木星的幾顆冰衛星那樣。

而這一次，當卡西尼雷達成像組的科學家們試圖將卡西尼飛船兩年半時間裡數十次飛過土衛六期間採集的雷達圖像進行比對拼接時，他們意識到一些問題。

每一次飛越土衛六，卡西尼飛船搭載的雷達設備會掃過這顆星球表面的一條長長的區域，其中有19次，雷達掃過了土衛六表面相同的地區。但是當科學家們在對比一些比較明顯的地形時，他們發現這些地形在坐標位置發生了變化，最嚴重的甚至位移了超過30公里。

土衛六被厚厚的橘色大氣層覆蓋，光學波段探測手段有限，但是雷達波可以穿透雲霧，探查地表。每一次飛過，卡西尼飛船的雷達就會掃過一條地表區域，讓科學家們一窺這些地區的景象

來源：NASA

山脈和峽谷是不會到處亂跑的，這是基本常識。那麼，在剔除土衛六本身的自轉因素之後，這種情況就只能解釋為土衛六的自轉速率上可能有些問題，簡單說就是不太均勻。

這是一個意外的情況，因為按道理，在土星強大的引力作用下，土衛六會出現同步自轉，永遠以一面朝向土星，就像地球與月球的情況那樣。

改變土衛六自轉的情況會有什麼樣的可能性？巨大的隕星撞擊時可以造成這麼明顯的效應的，但是這樣的撞擊是非常罕見的，而且應該會留下顯著的表面破壞，可以被察覺到。

土衛六地表被卡西尼雷達設備發現的600多個大小湖泊（藍色）分布地圖。中間是美國五大湖中的密歇根湖作為大小參照

來源：NASA

因此，更大的可能是土衛六的表面本身在某種摩擦係數要比岩石或水冰更小的物質上滑動，而最大的可能性就是一個冰下海洋。

但即便考慮冰下海洋的可能性，土衛六地表如此明顯的位移還需要推力的來源。科一種猜測是，這可能與土星帶著土衛六圍繞太陽公轉過程中出現的地表風帶的改變有關係。由於土衛六大氣非常濃密，而土衛六本身又相對比較小，強風對於土衛六的自轉是可以產生可測量的影響的。

「惠更斯」著陸器在下降過程中拍攝的土衛六上的高山和覆蓋的黑色有機物

來源：ESA

計算顯示，假如土衛六地表下方100~300公里深部上存在一個液體海洋，那麼土衛六上的強風將有可能造成科學家們所觀察到的那種程度的地表位移。

事實上，地球上的風也會對地球自轉產生影響，會造成地球上一天的長度發生每年1毫秒左右的差異，但由於相比地球，土衛六的地殼要輕質的多，這種效應也會顯著的多。

土衛六地下海洋示意圖（藍色圈層）

來源：Scientific American

如果果真存在這樣一個冰下海洋，那麼它的海水成分主要應該是水和氨水，考慮到土衛六上豐富的有機質，或許這裡將是未來另外一個可能的地外生命探索目的地。

編者按：

《天文史上的今天》欄目是老嚴的一次個人歷險，試圖通過堅持365天，完整記錄一年中每一個日子在人類漫長的天文歷史中留下的印記。

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