核心提示：1655年3月25日,荷兰天文学家惠更斯在用自制的3.7米长折射望远镜观测土星时,无意中发现了一颗土星的卫星,这颗卫星被命名为提坦.提坦是希腊神话中的女巨神、第二代天神克洛诺斯的妻子.它就是最受天文学...
1655年3月25日,荷兰天文学家惠更斯在用自制的3.7米长折射望远镜观测土星时,无意中发现了一颗土星的卫星,这颗卫星被命名为提坦.提坦是希腊神话中的女巨神、第二代天神克洛诺斯的妻子.它就是最受天文学家瞩目的土卫六,是被人类发现的第一颗土星卫星.
长期以来,土卫六一直被认为是太阳系卫星中体积最大、比水星还大的卫星之王.旅行者号探测器的一次近距离测量,在35千米处拍下5张高分辨率的照片.照片上土卫六展现出美丽的桔红色的星体,像一个熟透了的桔子.
更重要的是收到的数据资料,改写了土卫六原来5800千米的直径,实际直径应为4828千米,迫不得已地把"卫星之王"的桂冠转让给了木星的卫星木卫三,屈居第二.这并没有影响它的地位,科学家们一直对土卫六很感兴趣,原因在于它是卫星中唯一有大气存在的天体.大气的主要成分是氮,约占98％,甲烷占1％,其余的碳氢化合物在大气中所占比例非常小,大气层厚度约为2700千米.土卫六的表面温度很低,在－190℃～－210℃之间,使之形成了美丽的液氮海洋.
虽然我们看不到土卫六的表面,但旅行者号探测器为我们提供的资料显示:土卫六是太阳系中的又一个奇异世界,黑暗寒冷的表面,液氮的海洋,暗红的天空,偶尔洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨等.这些是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处.
从惠更斯发现土卫六以来,至今已有300多年的历史,土卫六仍是一个待解之谜.要想对土卫六有更深刻的认识,还需要人类不断地进行探索.
"天资"出众天文学家们为什么特别看重土卫六呢?因为土卫六"天资"出众,所以受到天文学家们的青睐和器重.土卫六与众不同的"天资"表现在如下方面:首先,土卫六的直径为4828公里,在卫星世界中居第二位,比九大行量中的冥王星大许多,跟水星的个头儿差不多.它的质量是月球质量的1.8倍,平均密度为每立方厘米1.9克,约为地球密度的1／3,引力则为地球的14％.
土卫六与土星的平均距离为122万公里,沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动.它像月球一样,总以同一面向着自己的行星——土星.也就是说,如果在土星上看土卫六的话,永远只能看到土卫六的同一个半面.它的轨道基本上在土星赤道面内.你可以想一想,土卫六这么大的天体,沿着大约122万公里的半径,居然运动在近乎正圆的轨道上,这真是有点难以想象的事.
如果让我们专门画这样一个圆,恐怕也是不容易办到的.足见天体演化中的自然奇观.
第二,1944年,美籍荷兰天文学家柯伊伯对土卫六进行了系统的分光观测研究,发现土卫六上有甲烷气体,从而确认土卫六上有浓密的大气层.
一直到现在,土卫六仍是太阳系内已知的60多颗卫星中有大气的唯一卫星,这怎能不受到天文学家们的特别偏受呢?
第三,根据土卫六的运动特征、物理状况和化学成分,天文学家们判定土卫六是和土星一起演化形成的,属于稳定卫星,不可能是土星后来捕获的小天体.一些天文学家曾一度将土卫六的质量、体积、表面重力、表面温度、大气成分、水和冰的含量、自转和公转等天体特征和天体环境与地球进行比较,目的是想从中获取有关早期生命物质演化的蛛丝马迹.
其他天体上有没有生命的繁衍?这个问题一直萦绕在天文学家们的脑际.土卫六的发现者惠更斯在《天体奇观,关于其他行星上的居民、植物及其世界的猜想》一书中写道:如果我们认为这些天体上除了无边无际的荒凉
之外,一无所有,……甚至进一步认为那里根本不可能存在高级生物,那么我们无异就贬低了它们,而这是非常不合情理的.诚然,判断哪个天体上有没有生命,这是一个十分严肃的科学问题.从目前看,恐怕过于乐观是不现实的,然而过于悲观也是没有根据的,实践是检验真理的唯一标准.至于土卫六上的生命信息,至今仍是个不容乐观的谜,但是一定会在不断探测的实践中得到解决.
从地球上看去,土卫六是一颗8.4等星.凭眼睛直接看是绝对看不到的.
用较好的天文望远镜观测它,也只能看到一个小小的红点似的盘状体.为什么是这个颜色呢?有人认为这可能是因为土卫六上存在着复杂的有机分子.
当然,完全依靠地面观测是解决不了这类问题的,只能是"纸上谈兵".
随着宇航事业的飞速发展,行星际探测器取得了空前的成果.目前,亲自探测过土卫六的行星际飞船共有两个.它们是美国发射的"先驱者11号"
和"旅行者1号".
1979年9月1日,"先驱者11号"飞掠土星,考察了土卫六.不过,当"先驱者11号"考察土卫六时,正赶上一阵强烈的太阳风,严重地影响了发回的信息.地面控制中心只收到它在35万公里处拍下的5张高分辨率的照片.在照片上,土卫六呈现美丽的桔红色,像熟透了的桔子."旅行者1号"
于1980年11月11日飞临土卫六.它离土卫六最近时,离云顶只有4000公里,探测取得完满的成功.就是这次,测得土卫六的直径为4828公里,而不是过去认为的5550公里.
"旅行者1号"对土卫六的考察结果表明,土卫六确有浓厚的大气层,约有2700公里厚,比地球大气密度还高.大气的主要成分是氮气,占98％,甲烷占1％,还有少量的乙烷和氢等.金星、地球和火星的大气中也都有氮气,但是都没有土卫六这么多得惊人.
"旅行者1号"还发现土卫六大气呈雾状.浓密的雾层使阳光不能照到土卫六的表面,影响了"旅行者1号"对土卫六表面的观测.同时,也有的科学家根据"旅行者1号"的观测资料,认为土卫六大气中充满甲烷.
为了进一步研究土卫六大气和生命的关系,美国康奈尔大学的行星物理学家卡尔.萨根等人,做了土卫六大气模拟实验.研究者认为,土卫六上含有大量氮气的大气层,产生了各种各样的生命前的化学物质.萨根指出:"早期的地球上可能也曾发生过类似的过程.但在土卫六上发生的生命前化学过程,因为那里的温度远低于水的冰点,大概是不会有生命的."
说到这里,你有没有想到:为什么在卫星中只有土卫六有如此丰富的大气层呢?这一直是行星物理学家们在思索的问题.有人认为,这可能是土卫六表面温度高到足以维持相当数量的甲烷和氨气,以保持与其表面的冰相平衡.也可能是土卫六上的冰含有甲烷和氨,在上卫六的温度下容易形成大气.
第三种可能是土卫六大气不会像受木星强磁场那样,使大气跑掉.第四种可能是土卫六的质量大,能经受内部的分化,分化出的冰向表面集中,它的引力足以使大部分的气体不至跑掉.
这颗令人神往的土卫六表面是什么样子呢?应该说至今还没有直观的资料.科学家们做过多种可能的推测,科学幻想小说家们对土卫六的描述,更是笔下生辉.然而,一切都必须尊重科学.
根据土卫六大气中那么多氮气,同时土卫六表面温度又比地球低得多,约在－201～－190℃之间,以及土卫六的体积和质量等,有的科学家推测它的
内部物理状况及表面特征,并首先寻找土卫六上的岩石和冰的比例关系.有人估算土卫六上的岩石物质约占它总质量的55％,其余为冰;土卫六表面是寒冷的液态海洋,海洋中70％是乙烷,25％是甲烷,5％是熔解氮,整个液态海洋约有1公里厚,包围着土卫六.1989年6月4～5日,从地球上向土卫六进行了雷达探测,结果表明土卫六上也可能有陆区.
"旅行者1号"还发现土卫六的南北两半球的明暗有差异:南半球明亮,北半球暗淡.这是什么原因造成的呢?可能是土卫六上南北不同季节引起的."旅行者1号"拜访时,土卫六北半球正好是春季的开始.不过,也有人认为这可能是土星磁层对土卫六的影响.总之,目前还解释不清楚.土卫六大气吸光能力很强,可吸收落在它上面的阳光约80％.这些热量大部分被大气中的雾粒和甲烷气体吸收,也许只有5％～10％的阳光能到达土卫六的表面.
从惠更斯发现土卫六起,300多年来,关于土卫六的不解之谜似乎越来越多.其实这是不奇怪的,这表明我们的认识越来越深刻.伟大的波兰天文学家哥白尼有一句名言:"人的天职是勇于探索."
