自从人类开始探索太阳系以来,科学家们一直在寻找另一个地球。但一个又一个的行星都让人大失所望:火星,其“运河”曾暗示有智慧生命存在的迹象,气候寒冷,环形山密布;金星,其云雾弥漫,气温炽热,亦无智慧生命可言……科学家们已不再指望在太阳系其他行星上发现智慧生命。但仍未放弃想要发现像地球一样的世界,以便更多地了解地球的早期历史——生命出现前所形成的表面大气层。
然而,科学家们的最佳候选对象并不在行星范围,而是在它们的卫星当中:土星最大的卫星土卫6,尽管它乍看起来似乎远不像地球。土卫6存在着大气层,由含有多种有机化合物的稠密的氮气,在太阳系中比任何其他星球都更像地球的大气,科学家认为,现在的土卫6与早期的地球非常相似,通过土卫6可以研究促进地球生命产生的条件。
土卫6距离土星122.185万千米,直径5150千米,是太阳系已知卫星中居第二位的大卫星,仅次于木卫3。它使我们的月球(直径3476千米)相形失色,并且越过水星(直径4878千米),可与火星(直径6787千米)相媲美。与月球相比,土卫6自转很快,土卫6运行一周所需的时间约是月球的一半。因为土卫6太大了,在土星的卫星中是最先发现的。虽然荷兰天文学家惠更斯早在1655年就发现了它,但直到20世纪,天文学家才对这颗卫星有了一些了解。
土卫6最显著的特征既不是它的大小,也不是它的远近,而是它的大气层。土卫6是唯一有稠密大气层的卫星,而这种大气的成分跟地球早期的大气成分十分相似。
土卫6存在大气层最早的确切证据来自1944年,美国天文学家柯伊伯分析了土卫6反射出的太阳光谱。他注意到,存在于射到地球上的阳光中的一些波长在土卫6反射出的阳光中却没有,实验中,丢失的这部分光谱与甲烷的吸收光谱相吻合。柯伊伯得出结论,土卫6被甲烷包围着,成为第一个发现有大气层的卫星。
在土卫6表面,部分为雪覆盖着的一座棕红色山峰格外醒目,蔚为壮观,而甲烷浓雾则笼罩着下面的谷地。
甲烷是外太阳系中常见的气体。上世纪30年代,科学家发现木星、土星、天王星和海王星的大气层中都存在着甲烷。但土卫6的大气层远不及这些行星的大气层厚度大。
然而柯伊伯发现的甲烷气体很奇特,因为它包围的不是行星,而是卫星。比如地球这样的行星很容易地就束缚住大气层中的各种气体,因为这些行星的质量足够大,拥有强大的引力。但是,为什么偏偏土卫6周围有大气呢?
柯伊伯本人提供了这个问题的答案,星球保持住气体的能力不仅依赖于自身的引力,而且取决于它的表面温度。土卫6距离太阳10多亿千米,表面温度为负179摄氏度,它的低温度是对它柔弱引力的莫大弥补。温度越低,大气中分子的运动速度就越慢,星球就越容易束缚住这些分子,从而保留住上面的大气层。
甲烷是组成复合有机分子的基础。当阳光照在甲烷上时,能合成很多碳氢化合物,如乙烷和乙炔。土卫6呈现出橙色,与黄色的土星有很大的差别。阳光作用下的各种复合有机化合物也形成橙色。后来,科学家们证实,土卫6的颜色源自这些复合有机化合物。
天文学家们还发现土卫6有云的证据,他们观测到土卫6反射出的阳光发生偏振。我们知道,太阳光本身没有偏振,但反射或折射在云雾内能使光以独特的方式产生偏振。
1980年11月12日,空间探测器“旅行者”1号抵达土星,在离土卫6只有4000千米的空中飞过。科学家们对土卫6所有情况的了解都来源于这次相会,“旅行者”1号发现的土卫6大气令他们感到震惊。土卫6大气中氮占到98.44%,比太阳系中任何星球大气中氮的含量都多,与地球早期的空气成分相似。土卫6大气最撩拨人的地方在于,大气层完全遮盖住了这颗卫星的表面。
虽然土卫6表面的自然状况还是个谜,但天文学家对这颗卫星本身的成分却已了然。组成土卫6的物质一半是岩石,一半是冻冰块,岩石形成了它的核心,冰包围着核,形成地幔。
与普通星球不同,土卫6能绝好地呈现出早期地球的样子,并再现促进产生生命的条件。同土卫6一样,早期地球表面也存在着许多复合有机化合物,大气中几乎没有氧。虽然人类的生存需要氧,但最初生命出现时却没有氧。因为距离太阳很遥远,使土卫6进入了“生命前期”阶段。
随着土卫6的神秘面纱逐渐被揭开,从其活动来看,如果不出意外,那么一个新的类地生命将会在15~20亿年后出现在它上面,人类在太阳系当中将不再孤独。
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