土卫六:会下雨,但下的不是水
土星最大的卫星,太阳系中唯一拥有浓厚大气的卫星。橙色霾层之下,液态甲烷构成云、雨、湖泊与海洋;冰壳之下还藏着全球性液态水海洋。惠更斯号曾于2005年在此着陆,蜻蜓号旋翼机预计2034年抵达。

如果你站在土卫六(Titan)上,抬头会看到橙褐色天空,远处可能还有甲烷雨留下的河道和湖泊。它是土星最大的卫星,也是太阳系唯一拥有浓厚大气的卫星;直径约5150千米,比水星还大。这里的水冻得像岩石,流动的“水系”主要由液态甲烷和乙烷组成。
橙色面纱:浓厚的氮大气
土卫六的大气以氮气为主,约占95%,其余主要是甲烷,地表气压约为地球的1.5倍。阳光中的紫外线分解高层大气里的甲烷,生成复杂的碳氢化合物微粒,形成终年不散的橙色霾层。这层浓雾把可见光几乎完全挡在外面,以至于在航天时代早期,人类对土卫六表面的真实面貌一无所知,直到卡西尼号的雷达和惠更斯号的着陆才揭开面纱。地表平均温度只有零下179摄氏度左右,任何液态水在这里都早已冻成比岩石还坚硬的冰。
冰层之下:内部结构
土卫六是一个"冰质世界"。最外层是由水冰和笼形冰构成的冰壳,冰壳之下很可能存在一个全球性的液态水海洋,混有氨等"防冻剂"成分;再往下是高压冰层,最中心则是半径约2000千米的水合硅酸盐岩核。卡西尼号对引力场和潮汐形变的测量表明,土卫六的外壳会随着土星引力明显起伏,这正是地下存在液态海洋的有力证据。这个深埋于冰壳之下的咸水海洋,使土卫六成为寻找地外宜居环境的热门目标。

甲烷循环:云、雨与湖泊海洋
在零下179摄氏度的世界里,甲烷扮演了地球上水的角色。它在土卫六的循环几乎就是地球水循环的翻版:甲烷蒸发上升、凝结成云、化作雨降落,再汇成河流切割出河道,最终注入湖泊和海洋。卡西尼号的雷达在土卫六北极地区发现了数十个液态碳氢化合物湖泊与海洋,其中最大的是面积数十万平方千米的克拉肯海。这些湖泊海面平静得出奇,有的波高不足几毫米,为未来的探测提供了绝佳的研究对象。

惠更斯号:最遥远的一次着陆
2005年1月14日,欧洲空间局的惠更斯号探测器与卡西尼号母船分离三周后,冲入土卫六大气,靠降落伞缓缓下降了约两个半小时,最终落在一片散布着冰砾的暗色平原上。这是人类航天器在外太阳系完成的第一次、也是迄今距离地球最远的软着陆。着陆前的照片显示出清晰的排水沟渠与"海岸线",着陆后传回的画面里,一颗颗由水冰构成的卵石静静躺在泥泞的甲烷土壤上——那是一个酷似原始地球、却寒冷得多的世界。

能在甲烷海上划船吗?
从浮力上说,专门设计的无人艇有可能漂在甲烷—乙烷海面上;但普通地球船只不行。这里约零下 179 摄氏度,材料、电池、润滑剂和通信设备都必须为极寒环境重新设计,海面和岸边状况也还没有被近距离摸清。
人更不能穿着普通防寒服去划船。土卫六大气虽浓,却几乎没有氧气,低温会迅速致命。不过浓厚大气加低重力让飞行相对容易,这正是旋翼探测器受到青睐的原因。
蜻蜓号:会飞的未来探测器
人类的下一次造访会尝试“飞着走”。NASA 的蜻蜓号(Dragonfly)计划不早于2028年7月由猎鹰重型火箭发射,并在2034年抵达土卫六。这台汽车大小的八旋翼飞行器将以放射性同位素电源供电,利用浓厚大气和低重力反复起降,探访富含有机物的沙丘和塞尔克陨击坑,研究生命出现之前的化学演化。具体时间和行程仍可能随任务进展调整。



