土星的“死星”衛(wèi)星藏著一片地下海洋

王曉濤/編譯

這項本不太可能出現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)有助于研究人員更好地認識冰凍衛(wèi)星上埋藏的海洋，

甚至有助于研究地外生命。

天文學家在土星衛(wèi)星彌瑪斯（有時也稱其為“死星”）的地殼深處發(fā)現(xiàn)海洋的證據(jù)。這令他們大感意外，因為那種環(huán)境下不太可能出現(xiàn)海洋。

美國宇航局卡西尼探測器在2004—2017年間探測了土星系統(tǒng)，并發(fā)回了大量數(shù)據(jù)和照片。對這些珍貴資料的最新分析表明，彌瑪斯繞土星運動時產生的搖擺運動——天文學家稱這種現(xiàn)象為“振動”——是由其表面之下的液體海洋（而不是一個完全固態(tài)的核）產生的。

我們太陽系中已經(jīng)確證的地下海洋并不多，因此，這項新發(fā)現(xiàn)意義重大。這當然也同樣提高了太陽系地下海洋中存在生命的可能性。

這項新研究的天文學家和論文第一作者瓦萊里 · 萊內（Valéry Lainey）目前在法國巴黎天文臺研究土星衛(wèi)星的動力系統(tǒng)。他說道：“老實說，這真的是一個巨大的驚喜。”

不太可能出現(xiàn)的海洋世界

彌瑪斯還常被稱作“死星”，因為這顆土星衛(wèi)星的一側有一個巨大的撞擊坑——把這個撞擊坑放在地球上，大小相當于加拿大——看上去就像電影《星球大戰(zhàn)》中的“死星”空間站。土星的衛(wèi)星眾多——至少有146顆——彌瑪斯就是其中一個。天文學家早就知道彌瑪斯與眾不同，因為它在圍繞土星運動的過程中，總是劇烈晃動。

這種振動可以用兩種方式解釋：可能是因為彌瑪斯的核心極長，且形狀像是一個扁平的足球；也可能是這顆衛(wèi)星的地表之下有一個全球性海洋。

2014年，一支團隊在《科學》雜志上發(fā)表了一篇論文，率先提出了彌瑪斯地表下可能藏著海洋的可能。而萊內就是這個團隊的成員。

不過，這個觀點在當時并沒有得到多少支持，部分是因為彌瑪斯表面沒有任何表明它存在地下海洋的跡象——這點與土星的另一顆衛(wèi)星恩克拉多斯不同，恩克拉多斯會把內部海洋中的水噴射到太空中。

然而，這個團隊最近又在《自然》雜志上發(fā)表了一篇新論文，細致研究了振動是如何改變彌瑪斯軌道的——進而確證這顆衛(wèi)星地表之下確實存在海洋。

研究人員認為，彌瑪斯在環(huán)繞土星運行時，地下海洋因為有潮汐力產生的熱量而不會結冰。

另外，彌瑪斯的海洋水量相當高。萊內說，彌瑪斯是一顆相對較小的衛(wèi)星，但它蘊含的地下海洋中的水質量達到了自身質量的一半左右。

萊內還表示：“很多人現(xiàn)在看到這點后就會說，哦，天吶，那里真的有海洋。”

搜尋地外生命

在彌瑪斯之前，天文學家只在兩顆土星衛(wèi)星（恩克拉多斯和泰坦）和兩顆木星衛(wèi)星（歐羅巴和伽尼米德）上發(fā)現(xiàn)了存在地下海洋的明確證據(jù)。

早有研究指出，有液態(tài)水的地方常常能發(fā)現(xiàn)生命。因此，地下海洋正是尋找地外生命的最佳場所之一。科學家猜測，在這類衛(wèi)星核心區(qū)域的熱液噴口附近，可能演化出生命。

最新的研究顯示，彌瑪斯上的海洋一定很年輕——200萬到2500萬年之間，這在天文學尺度上幾乎不算什么時間。

這個時間實在太短，似乎不足以讓那里孕育出生命。

不過，萊內表示，彌瑪斯上的海洋相對溫暖且可能含有大量原始化學物質，非常適合孕育生命。

當然，他也不得不承認，要想真的在彌瑪斯上鉆探地下海洋查明其中是否有生命難度很大：雖然彌瑪斯上的海洋看上去很深——部分區(qū)域深度可能超過60千米——但海洋上方還有29千米厚的由巖石和冰塊構成的外層衛(wèi)星地殼。

海洋演化的線索

彌瑪斯可能也有助于科學家理解其他星球海洋的形成方式。

萊內說，彌瑪斯只比恩克拉多斯小一點，巖石與冰的成分則完全相同，這意味著，這兩顆衛(wèi)星的化學組成和地質情況應該相似。

然而，恩克拉多斯的地下海洋大約已有10億年歷史，而彌瑪斯的則顯然要年輕得多。萊內表示，這或許為科學家研究恩克拉多斯的早期地質演化打開了一扇窗戶。

位于美國博爾德的西南研究院的行星科學家阿里薩 · 羅斯 · 羅登（Alyssa Rose Rhoden）說，讓彌瑪斯看上去像死星的那個巨大撞擊坑其實也是這顆衛(wèi)星的海洋相對年輕的證據(jù)。

天文學家認為，幾億年前，某個直徑數(shù)千米的天體撞擊彌瑪斯，形成了這個撞擊坑——以1789年發(fā)現(xiàn)了彌瑪斯的天文學家威廉 · 赫歇爾（William Herschel）的姓氏命名。

羅登并沒有參與最新的彌瑪斯研究，但他在《自然》雜志上聯(lián)合發(fā)表了一篇關于彌瑪斯的論文。他表示，如果彌瑪斯在形成赫歇爾撞擊坑的那次撞擊之前就存在地下海洋，那么那個天體應該會直接穿過彌瑪斯的整個地殼。因此，赫歇爾撞擊坑的存在就意味著撞擊發(fā)生之時彌瑪斯并沒有海洋。

搜尋更多外星海洋

彌瑪斯地下海洋的發(fā)現(xiàn)同時也進一步強化了我們“太陽系其他地方可能存在地下海洋”的想法，尤其是天王星的幾顆衛(wèi)星，甚至是冥王星軌道之外環(huán)繞太陽運動的某些柯伊伯帶天體。

萊內說：“確實會有點不同，但，沒錯，在很多天體上我們都能期待存在液態(tài)水。畢竟，即使是我們原本認為太陽系中不太可能存在液態(tài)水的地方——彌瑪斯——竟然也存在一個地下海洋。”

資料來源 National Geographic