土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六是太陽系最特殊的星球之一，甚至有人懷疑那里有著和地球完全不同的生命形式。

圖：地球、月球和泰坦

土衛(wèi)六是太陽系第二大的天然衛(wèi)星，是咱們月球的1.5倍大，比它大的是木衛(wèi)三，但衛(wèi)星命名的人員卻把“泰坦”（希臘神話中的巨人）這個(gè)名字給了土衛(wèi)六，木衛(wèi)三被命名為“伽倪墨得斯”（希臘神話中為眾神酌酒的美少男）。

我沒有查到這個(gè)命名具體是根據(jù)什么來的，不過泰坦星（或土衛(wèi)六）絕對比木衛(wèi)三有趣許多。

它是太陽系已知唯一一顆擁有稠密大氣層的衛(wèi)星，其地表大氣壓比地球還高大約 60%，人站在泰坦星的表面受到的壓力相當(dāng)于在海底15米的樣子。

最獨(dú)特的地方，泰坦星是太陽系中唯一一顆已知具有類似地球循環(huán)系統(tǒng)的星球，液體從云層中下雨，流過星球表面，然后填充湖泊和海洋，最后又蒸發(fā)回到天空并繼續(xù)循環(huán)。

而且有強(qiáng)烈的證據(jù)表明，那里也存在明顯的板塊運(yùn)動，就天體層面來看，泰坦星是“生機(jī)勃勃”的。

圖：泰坦上由甲烷組成的極地云（左）與地球上由水或水冰組成的極地云（右）

不過，泰坦星河流、湖泊和海洋中流淌和循環(huán)的液體并不是水，而是液態(tài)甲烷和乙烷，那里足夠寒冷，讓這些化學(xué)物質(zhì)以液態(tài)的形式存在，并雕刻整個(gè)星球。

泰坦星有許多奇怪到難以解釋的現(xiàn)象，其中最奇怪的現(xiàn)象之一出現(xiàn)在雷達(dá)圖像中，人們可以看到液體表面的亮點(diǎn)經(jīng)常不斷變化，這種現(xiàn)象持續(xù)幾個(gè)小時(shí)到幾周，或更長時(shí)間。

由于這些亮點(diǎn)在泰坦海洋中就像是一座突然出現(xiàn)的島嶼，然后隨著時(shí)間推移消失，因此被稱為“魔島”。

在紅外光下看到陽光照耀在泰坦海域之一?NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

“泰坦魔島”最早是在 2014年由卡西尼-惠更斯號首次發(fā)現(xiàn)，由于過于魔幻，同時(shí)又出現(xiàn)在一個(gè)特殊的星球上，所以這種現(xiàn)象一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就引起了廣泛關(guān)注，科學(xué)家們?yōu)榇俗隽撕芏嘌芯俊?/p>

最初有些研究表明這些短暫的“魔島”可能是由波浪引起的幻影島嶼，也有研究指出可能是由懸浮固體、漂浮固體或氮?dú)鈿馀萁M成的真實(shí)島嶼。

不過，沒有人給出確切的證據(jù)，直到最近，一篇發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》雜志上的文章，排除之前的一些可能性，并給出了自己的答案：“泰坦魔島”可能是蜂窩狀碳?xì)浠衔铩氨健薄?/p>

這個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)首先排除，“魔島”不可能是波浪幻影，因?yàn)殡S著觀察的深入，泰坦星海洋、湖泊并沒有像地球上一樣波濤洶涌，泰坦的波浪只有幾毫米高，那里的海洋、湖泊，甚至是河流都相當(dāng)光滑。

所以，“泰坦魔島”只能是固體物質(zhì)。

泰坦有機(jī)物循環(huán)，圖源：余馨婷

泰坦星主要的液體循環(huán)（甲烷、乙烷）和地球上的水循環(huán)沒什么太大的區(qū)別，但是由于泰坦星擁有更加濃厚的大氣層，這就導(dǎo)致它不僅有簡單的甲烷、乙烷循環(huán)，還有許多簡單的有機(jī)分子會在大氣中跟隨甲烷、乙烷循環(huán)。

這些有機(jī)分子會像地球大氣中的沙塵一樣以固體的形式降落在表面，現(xiàn)在泰坦星陸地包裹著一層黑色的“小細(xì)沙”，就是這么來的。

當(dāng)然，這些固體物質(zhì)也會落向星球的海洋、湖泊，但是這個(gè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為那些落入液體表面的有機(jī)固體也不會形成“魔島”。

她們首先是確定固體物質(zhì)會不會被溶解，通過一些研究，她們確定泰坦星上的甲烷、乙烷海洋已經(jīng)飽和，至少不會很快溶解掉掉落的固體。

但是，液態(tài)甲烷、乙烷的表面張力非常小，而泰坦星大多數(shù)冷凍固體密度太大，表面張力太低，所以它們一旦進(jìn)入海洋或湖泊，就會迅速下沉，而不會積累成小島嶼。

圖：藝術(shù)家想象的泰坦星表面

剩下唯一的可能就是固體物質(zhì)像是奶酪一樣多孔，同時(shí)體積要足夠大，那么在不容易溶解的情況下，它才有可能漂浮在泰坦星的海洋、湖泊中。

她們通過自己的模型表明，泰坦“魔島”最有可能形成的原因是有機(jī)固體在海岸上拼合成更大的固體，然后從海岸脫離出來，并因?yàn)槎嗫捉Y(jié)構(gòu)而漂浮在甲烷、乙烷海洋中。

圖：惠更斯號著陸器相機(jī)拍攝的泰坦表面

整個(gè)過程就像是地球上冰山的形成一樣，只是泰坦的“有機(jī)冰山”會迅速下沉。

這篇文章的主要作者是畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的余馨婷，她現(xiàn)在是德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校物理與天文學(xué)系的助理教授，她表示自己在讀研究生的時(shí)候就已經(jīng)知道“泰坦魔島”的存在了，但她從未想過自己能夠?yàn)槔斫馑鼈冏龀鲐暙I(xiàn)，現(xiàn)在自己做出發(fā)現(xiàn)感覺非常棒。

泰坦星?NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

最后

泰坦星的大氣主要成分是氮?dú)猓s 95%）和甲烷（約 5%），兩者分裂和循環(huán)產(chǎn)生的一些化合物會產(chǎn)生一種橙色煙霧，讓整個(gè)星球無法直接從太空光看到地表。

不過，就像我們前面提到的，泰坦星擁有生命潛力，而且很可能和地球上的生命形式不同，這是因?yàn)槟莻€(gè)世界的液體循環(huán)可能會創(chuàng)造一個(gè)宜居的環(huán)境。

如果在甲烷和乙烷海洋中誕生生命的話，那么任何生命都會和地球有很大的不同，是我們無法理解的部分。

另一方面，即便泰坦星的表面無法誕生生命，它的內(nèi)部也有一片適合生命的場所，有許多證據(jù)都表明在它冰冷地面以下55至80公里處存在海洋——真的由液態(tài)水組成的海洋。

另外，泰坦星也有火山活動，但是它噴發(fā)出來的不是巖漿，而是液態(tài)水溶液，然后液態(tài)水在表面迅速凍結(jié)，所以泰坦星上的石頭其實(shí)主要是由水冰組成的。

不管怎么樣，“魔島”只是泰坦有趣之處的一小部分而已，那個(gè)世界充滿了未知和不同尋常。

報(bào)道原文：

https://phys.org/news/2024-01-titan-magic-islands-honeycombed-hydrocarbon.html

文獻(xiàn)：

https://dx.doi.org/10.1029/2023GL106156