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Saturn,Titan前进土星

http://www.sina.com.cn 2004/08/23 14:21   DEEP-中国科学探险

  撰文/赵洋

  外星人也许不必来自100万光年以外的星系,他们可能就在我们身边。

  这不是科幻小说的开头。在离我们地球不远处,的确存在着适合生命繁育的温床。火星算是一个,那些巨型行星的月亮们可能条件更好。土星的第六号“月亮”——土卫六“
泰坦”(Titan)就是太空生物学家们看好的一块外星生命疑似地区。不久,“惠更斯”号将在那里降落。

  土星离地球虽不算远,“卡西尼”号也飞行了近7年才进入环绕这颗液态行星的轨道,成为第一个围绕它飞行的人造物体。人们都说光阴似箭,当年策划这次探测活动的科学家有的已经作古,而卡西尼发回的信号以光速穿越小半个太阳系到达地球也得花1个半小时——我们从电视上看到的“现场直播”已经是“实况录像”了。但是比起探索那些多少万光年以外可能存在生命的地外行星,飞行这点距离就像从事跨洋飞行的飞机刚刚滑出停机坪一样。

  我们的祖先很早就知道金木水火土这五大行星。它们异常明亮,而且相对于那些几乎纹丝不动的恒星来说又有明显的运行。为此,中国人有“五行”之说,这套理论在占卜与中医方面的重要意义自不待言。而罗马人秉承希腊传统,为这几颗行星安排了重要天神的名字。土星得了一个“萨图努斯”(Saturnus)的名字,对应着希腊神话中的“克洛诺斯”(Cronus),是神王宙斯的父亲,掌管农业之神。这在农业社会是个非常重要的角色,与汉语的“土”倒也沾边。土星运动迟缓,29.46年才绕太阳运行一周,显得“稳重”,古人便将它看作时间和命运之神的象征。中国古代把全天分成二十八宿,土星大约一年镇守一宿,所以也叫它“镇星”或“填星”。在现代天文学中,土星的符号是一把用于收割的“镰刀”,以示不忘“农神”的古老传统。

  不过,更能引起科学家兴趣的是“草帽”而非镰刀——草帽便是四个世纪前发现的土星光环。

  说起土星的光环,还有一段公案。1609年,大科学家伽利略刚造出天文望远镜,欣喜不已,拿着它上下左右地望来望去,一下子发现了月球的环形山和木星的四个大卫星。当他把镜筒对准土星时,问题出来了——他发现土星两侧各有一个“耳朵”!连续几个月观察,土星的“耳朵”不那么明显了,又过了两年,它们竟完全消失了!

  理智的伽利略苦恼不已——在希腊神话里,作为诸神之王的克洛诺斯有个坏习惯,他曾企图在孩子降生之前把他们吞掉,以除篡位之患。因为他自己就是在推翻父亲之后才登上神王宝座的。不过小宙斯虎口脱险,终于篡位成功,做了第三代神王——“难道‘萨图努斯’还在吞噬自己的孩子?”迷惘的伽利略在日记中这样写道。观测土星的不快经历给他以前的工作都打上了问号。一气之下,他再也不看土星了。

  这实在不能怪伽利略,他那架粗糙的望远镜确实不能分辨土星光环的精细结构。何况土星与地球的轨道有夹角,我们看到的土星光环的角度在不断变动中,看到光环的面积也时大时小。等到谜底揭晓,已经是40多年后的事情了。

  1655年,荷兰天文学家惠更斯用经过改良的3.6米长的望远镜找到了第一颗也是最大的一颗土星卫星。这就是土卫六“泰坦”(Titan)。在希腊神话中,土星之神克洛诺斯曾统治过一群叫做泰坦的神族。泰坦一族都是力大无穷的大块头,后来不少巨无霸都用它来命名,比如那艘冰海沉船。

  除了学术上的造诣,惠更斯的工匠活也很是了得。尝到大望远镜的甜头后,他的望远镜尺寸一发不可收拾,最后竟造了一架长达37米的“泰坦”般的望远镜。每做一架望远镜,惠更斯都会拿来看看土星的“耳朵”。终于,他宣布,那不是什么“耳朵”,土星是被一层又薄又平的光环包围着,光环与土星并不接触。

  卡西尼比惠更斯大四岁,是伽利略的同乡,不过后来去法国发展,还做到了巴黎天文台的首任台长。他用路易十四捐赠的望远镜发现了土星的另外四颗大卫星,按发现时间顺序,它们是土卫八、土卫五、土卫四和土卫三,人们仍旧以泰坦一族的神为它们命名。

  仅靠这些发现,“卡西尼”这个名字好像还不足以被命名人类第一艘土星探测飞船。没错,他还发现土星光环实质上是两个环,中间隔着一道暗淡的裂缝。这条缝隙至今仍被称作“卡西尼环缝”。他还推测出土星光环不是“铁板一块”而是由无数微小颗粒构成的。直到19世纪,物理学家才证明了这一点。

  而更为细致的观测表明,土星光环不只被“卡西尼环缝”一分为二。单是用地面望远镜天文学家就发现了五个分离的同心环,它们共同组成了土星光环。而环缝的数量也随着望远镜的尺寸与日俱增。从雷达回波探测知道,土星光环由无数直径介于4厘米到30厘米之间的冰块和尘粒构成。因为太阳系内各行星都是由尘粒聚合而成,所以详细研究土星光环的构成与演化,不但有助于彻底解开大行星的光环之谜,更能为研究太阳系起源提供线索。

  前面说到,土星的六号月亮最有可能孕育生命。这当然不是无聊梦呓。通过那么多次的地面观测和航天飞行,人们已经发现土星有31颗卫星。希腊人创造泰坦神族时可没想到要起这么多的名字,以致近些年发现的那些个头小的卫星只能屈尊获得一个编号了。而土卫六获得“泰坦”倒也当之无愧。它上面的环境很像40多亿年前的地球——厚厚的大气层,主要成分是氮气(98%)和甲烷(1%),大气压是现在地球大气压的1.5倍。它的表面黑暗寒冷,零下210℃的海洋充满了液态氮。闪电撕裂暗红的天空,照亮偶尔飘落的几点夹杂着碳氢化合物的氮雨滴。地上可能存在有机物堆积。生物学家不必在充满有机质的玻璃瓶中制造电火花来模拟早期地球生命起源的环境了。直径4800千米的“泰坦”就是一个天然生化实验室。

  这次的“卡西尼”号土星探测器专门携带了一艘名为“惠更斯”的小着陆舱,用来侦测土卫六“泰坦”的情况。今年12月,“惠更斯”将脱离“卡西尼”母船,飞向土卫六“泰坦”。在冲破“泰坦”的大气层后,会在其表面着陆。如果它着陆的地方是液氮“海洋”,它会漂浮在海上,并向地球发回数据,指出海洋液体的构成、波浪的高度和形成频率。通过声纳回波,它还可以测出这片大海的深度,它甚至可以传回地球以外太空海洋的首张照片。

  在搞清楚了土卫六表面和大气的化学组成后,生物学家们可以由此推测早期地球生命产生和演变的过程,当然,还有可能揭开土卫六上有没有生命的谜团——据推测,高级生命很可能不存在,而简单的生命很有可能存在于过去、当下和未来的三种时态。但愿经过仔细消毒的“惠更斯”号着陆舱不会误把地球上的微生物带入那片可能生机勃勃的海洋,造成最骇人听闻的“外星生物入侵”。

  (编辑:思琴)

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