土星周圍的“怪星”群

張唯誠

自2004年“卡西尼號”進入土星系統(tǒng)后，這枚土星探測器一直在研究這顆行星以及它美麗的環(huán)和眾多衛(wèi)星。2010年，“卡西尼號”延長了它的觀測任務(wù)，它將一直工作到2017年，這也是這枚探測器第二次延長太空任務(wù)了?！翱ㄎ髂崽枴辈粩嗟亟o科學(xué)家們帶來驚喜，人們不僅對土星環(huán)，也對土星的衛(wèi)星有了日益深刻的了解?？茖W(xué)家們意識到，原來土衛(wèi)也是一個多彩和奇異的世界，并不遜色于它的美麗的環(huán)。

土衛(wèi)二有“間歇泉”

土衛(wèi)二是太陽系中最亮的衛(wèi)星，其反照率達90％。2005年3月和7月，“卡西尼號”對土衛(wèi)二作了兩次飛越，此后又飛越了多次?！翱ㄎ髂崽枴卑l(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二的南極是一個地質(zhì)活動活躍的熱點地區(qū)，那里有一片虎紋狀的地形，其裂縫處正在不斷噴射著水一樣的間歇泉。那是一些水蒸氣和冰屑似的物質(zhì)，它們被一直噴射到了430千米以外的高空，這個高度和土衛(wèi)二的直徑相差無幾了。

科學(xué)家推測，土衛(wèi)二有一個內(nèi)部的熱源，它可能是地下的熔巖，也可能是衰變的放射性元素，還可能是被宇宙潮汐力拉動的巖層?？傊?，它加熱了地下的液態(tài)水，使它們混合著水蒸氣、冰塊和其他物質(zhì)噴發(fā)了出來，眾所周知，生命的存在需要水和熱量，而這兩者在土衛(wèi)二上都已具備，加上有機化合物，土衛(wèi)二上產(chǎn)生生命的各種元素都具備了。

現(xiàn)在，土衛(wèi)二已成了“卡西尼號”的重要探測目標，人們相信它很可能是太陽系中一個最有希望存在生命的地方。

土衛(wèi)五有環(huán)

土衛(wèi)五的直徑有1500千米，是土星的第二大衛(wèi)星。“卡西尼號”最近一次近距離飛越土衛(wèi)五是2011年1月11日。土衛(wèi)五由冰和巖石紐成，它的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)是同步的，朝內(nèi)的一面總是對著土星，朝外的一面承受了頻繁的隕石撞擊。2008年3月，科學(xué)家宣布說，通過分析“卡西尼號”傳回的數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)五可能也擁有自己的環(huán)。假若土衛(wèi)五果真有環(huán)，那么組成環(huán)的材料來自哪里呢?是否在遙遠的過去有顆小行星或彗星與土衛(wèi)五相撞，產(chǎn)生的碎片飄散在土衛(wèi)五的周圍聚集成了環(huán)呢?以前，人們只知道行星的周圍有環(huán)，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星有環(huán)還是第一次。

土衛(wèi)六下“甲烷雨”

土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，直徑達5150千米，比水星還大。2004年12月25日，“卡西尼號”的子探測器“惠更斯號”脫離“卡西尼號”飛向土衛(wèi)六：次年1月14日，“惠更斯號”著陸土衛(wèi)六，確認了土衛(wèi)六上有厚厚的云霧和流動的“甲烷水”。雖然“甲烷水”和地球上的水大不一樣，但科學(xué)家認為，它也同樣能為生命的存在提供保障。2010年6月，美國航空航天局宣布說，研究顯示，土衛(wèi)六上可能存在某種未知的生物，這預(yù)示“甲烷水”也能為某種特定的生命形式提供保障。

由于“甲烷水”也可以蒸發(fā)、凝結(jié)、降雨。形成蔚為壯觀的大氣循環(huán)，所以在土衛(wèi)六上，會不時地下一場“甲烷雨”，還有可能出現(xiàn)美麗的彩虹，這應(yīng)該是土衛(wèi)六上經(jīng)常出現(xiàn)的景觀。

土衛(wèi)七是“海綿星”

2005年9月，“卡西尼號”飛越土衛(wèi)七，在距土衛(wèi)七不到500千米的地方拍下了土衛(wèi)七清晰的照片。照片上的土衛(wèi)七看起來像一團巨大的海綿，又像一堆聚集在一起的亂石，讓人懷疑它是否是被其他天體遺棄的殘骸。不久前，美國航空航天局又公布了一幅由“卡西尼號”拍攝的土衛(wèi)七“新照”，其上的“海綿”清晰可見，看上去它應(yīng)該是由眾多大而深的隕石坑組成的，土衛(wèi)七的自轉(zhuǎn)十分混亂，因此很難預(yù)測它上面的“白天”和“黑夜”會發(fā)生在什么時候。

不過即使在這樣一顆零亂的星球上，“卡西尼號”也發(fā)現(xiàn)了碳氫化合物，包括冰凍水和干冰，這進一步支持了銀河系中廣泛存在生命所需的化學(xué)物質(zhì)的觀點。

土衛(wèi)八是“陰陽臉”

1671年，意大利出生的法國天文學(xué)家卡西尼發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)八，不久他便注意到土衛(wèi)八是一個“陰陽臉”，它的一面黑如瀝青，另一面亮如白雪。在此后約300多年里，人們一直沒有找到解釋這種現(xiàn)象的答案，但推測有兩種：一種認為土衛(wèi)八曾與一塊大隕星相撞，撞擊引發(fā)了土衛(wèi)八上強烈的火山噴發(fā)，噴出的物質(zhì)覆蓋住部分冰外殼，形成了黑暗面：另一種解釋認為黑色物質(zhì)來自土衛(wèi)八軌道外側(cè)的土衛(wèi)九，那些來自土衛(wèi)九的物質(zhì)降落在土衛(wèi)八位于公轉(zhuǎn)軌道前方的半球上，把土衛(wèi)八的一半染黑了。

2007年9月10日，“卡西尼號”對土衛(wèi)八進行了一次距離最近的飛越，結(jié)合這次飛越的數(shù)據(jù)和此前的研究，科學(xué)家們這樣解釋了土衛(wèi)八的“陰陽臉”!在土衛(wèi)八上，黑暗區(qū)域達到的溫度足以蒸發(fā)那里存在了幾十億年的水冰，再加上那些隕落的塵埃使那個區(qū)域變得更暗，這便促使那里吸收更多的陽光和熱量并導(dǎo)致水冰發(fā)生蒸發(fā)，由于土衛(wèi)八體積較小，引力也小，那些蒸發(fā)掉的水冰輕易地漂移到土衛(wèi)八的背面并在那里重新凝結(jié)。于是，土衛(wèi)八正面的地表因失去水冰露出了更多的黑暗物質(zhì)，它們加劇了陽光和熱量的吸收，使那里變得更暗更溫暖：而凝結(jié)了水冰的背面和極地區(qū)域則因水冰的覆蓋變得更亮更寒冷。遠遠看去，它的兩個半球便呈現(xiàn)出了非常明顯的“陰陽臉”了。

土衛(wèi)九是“外來客”

土衛(wèi)九的公轉(zhuǎn)軌道面與其他的土衛(wèi)不在一個軌道平面上，而且它的公轉(zhuǎn)是逆向的，即公轉(zhuǎn)方向與土星的自轉(zhuǎn)方向相反，科學(xué)家解釋說，傾斜的軌道、離土星遙遠的距離和逆行，表明土衛(wèi)九可能并非屬于土星，它應(yīng)該有一個曲折的身世：大約45億年前，它和其他眾多的天體誕生于太陽系的邊緣，后來不知出于什么原因，它離開了那里來到土星身邊，這才成了土星的一顆衛(wèi)星。

2004年6月11日，“卡西尼號”飛越土衛(wèi)九。它的探測表明，土衛(wèi)九是由水冰、巖石和含碳化合物組成的，其物質(zhì)成分與遠離太陽的冥王星和海衛(wèi)一非常相似，這印證了人們此前的推測：土衛(wèi)九果真是“外來客”。