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土卫六
环绕土星运行的卫星
简介
由于它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，因此被高度怀疑有生命体的存在，科学家也推测大气中的甲烷可能是生命体的基础。土卫六可以被视为一个时光机器，有助我们了解地球最初期的情况，揭开地球生物如何诞生之谜。
土卫六上的表面重力极低，和月球相当，但又拥有浓厚大气层，其表面的大气压约为地球的1.5倍，这种奇特的现象对研究行星大气学是一个很好的题材。同时浓厚的大气加上相当低的表面重力令登陆和起飞更容易。
名称来历
土卫六
物理特性
土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系第二大卫星，大于行星水星的体积(虽然质量没有水星大)，在太阳系中它的大小仅次于木星最大的卫星木卫三。但最近的观测也显示其浓密的大气可能使人们过高估计了它的直径，如同许多其他的卫星一样，土卫六比134340号小行星（原冥王星）的质量和体积都要大。土卫六平均半径2575千米，质量1.345×10²³千克，平均密度1.880×10³千克/立方米。土卫六环绕土星公转轨道半长径为1,221,850千米，偏心率0.0292，轨道平面与土星赤道面的交角为0.33°，公转周期15天22时41分24秒。土卫六的自转周期与公转周期相同，这一点与月球类似。土卫六有浓密的大气，主要成分是氮，表面大气压力1.5×10⁵帕斯卡，表面温度-179.15℃。
土卫六
大气情况
大气情况土卫六是已知拥有真正大气层的卫星，其他的卫星最多只是拥有示踪气体.。大气的存在是1944年首先被杰勒德·柯伊伯（Gerard P. Kuiper）使用光谱望远镜发现的，他发现土卫六大气的甲烷局部压力达到100毫巴。后来，旅行者太空船的观测也证实土卫六上拥有大气，事实上，土卫六的大气压比地球还要大一点，星球表面的压力是地球的1.5倍。土卫六表面浓密的云层遮盖住了它的表面地貌。人们一般认为土卫六表面是固态或液体乙烷。从地球的雷达测量发现那里没有大范围的乙烷海洋，但是仍然有可能存在小的乙烷湖。后来，科学家对卡西尼太空船发回的照片进行研究，认为土卫六 上或许根本不存在液态甲烷海洋。研究人员曾通过地面望远镜对土卫六进行观测，他们当时认为，种种迹象显示这一土星卫星上可能存在液态海洋。但是，科学家们对得出的结论仍有疑惑之处，因为以前的观测显示土卫六表面确有着闪烁的液体反光，尤其是几年前通过大型无线电望远镜观测的结果更证明极有可能存在液体海洋。
土卫六
土卫六大气的98.44%是氮气，是太阳系中惟一除了地球外的富氮星体，那里还有大量不同种类的碳氢化合物残余（包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氢和氦气）。这些碳氢化合物被认为来自于土卫六上层大气中的甲烷。当甲烷因为太阳辐射而发生反应就会产生浓密的桔红色烟云。土卫六表面那像是被涂上了一层柏油的有机物沉淀叫做tholin。土卫六没有磁场保护，所以当它有时运行在土星的磁气层外时，便直接暴露在太阳风之下。这导致大气电离并在大气上层释放出一些分子。
在接近表面时，土卫六的温度大约是94K(-179.15℃)。水冰在这种温度下会升华，所以大气中会有少量的水蒸气存在。土卫六表面除了覆盖全球的迷雾之外也有各种不同的云。云可能是由甲烷，乙烷或简单的有机物组成。其他稀有的复杂化学物质是土卫六在太空外观呈现橙色的原因。
表面特征
至2004年，人类对土卫六的表面地图的了解仍然是非常缺乏了解的。无论如何，人类使用哈勃天文望远镜
的红外线和卡西尼-惠更斯号拍摂到一个高亮度，有澳洲大小区域的图片。这个区域的非正式名称是''Xanadu Regio''(世外桃源)；没有人知道那里是什么样。类似的哈勃太空望远镜、Keck望远镜和甚大望远镜还观测到土卫六上另外一片大小相近的深色区域，人们推测那里可能是液态的甲烷或乙烷海洋，但卡西尼号观测的数据发现可能是其他物质。卡西尼号还发回大量土卫六高分辨率地貌图像，其中包括谜一般的线状条纹，一些科学家认为那可能是地壳构造运动产生的。
土卫六
2004年11月26日的一次飞越土卫六的观测，发现土卫六光滑的表面上只有很少的冲击环形山，这些环形山在光线的作用下明暗对比强烈。这大概是土卫六烃雨或烃雪落入环形山或火山喷发活动活跃造成的经常地壳重构所致。探测器的分光器发现亮区和暗区发射的太阳光波长一样，这就意味着它们可能由相同的物质组成(或者至少是覆盖着相同的物质)。至于到底是什么物质，人们依然不清楚。人们曾希望凭借探测器观测物体或液体反射光线而发现的烃湖或烃海并未被探测到。这使得科学家怀疑土卫六 表面可能是完全呈冰状或泥泞状态。
为了更好的了解表面地貌，卡西尼太空船在飞近土卫六时使用了雷达遥感测绘技术。传回的第一张图片就展现地表是一个复杂，崎岖与平坦并存的区域。这种地貌看来应该是由火山造成的。火山可能喷发出水和氨水。另外也发现了一些好像风蚀产生的条纹状地貌。还有一些看起来是已经被填平的冲击环形山，其中的液体可能是液态烃。湖中有或没有什么仍然无法确定。另有一些区域返回的信号看来，可能是固体或液体，但其他的解释仍然存在。土卫六看起来真的很光滑，表面没有高于50米的地貌。
天文学家认为，土卫六上分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊，这颗卫星的寒冷程度超过南极洲。科学家表示，虽然土卫六上更加寒冷，但是它上面的风、雨和构造过程，使它成为太阳系中与地球最相像的天体。虽然这颗卫星低达零下292华氏度零下180摄氏度的平均表面温度会使水始终保持固体状态，但是它表面存在液体甲烷和乙烷，这些物质可为生命提供一个栖息地，但没有氧难被引燃。
观测历史
探测历史
1980年11月12日，旅行者1号从距土星124000千米处飞越土星，九个月后，即1981年8月25日，旅行者2号从距土星100800千米处飞过。这两个探测器对土卫六的探测结果表明，土卫六大气的主要成分是氮，其他成分为氩（占6%）、甲烷（2~3%）、氢（0.6%）。表面大气压力为1.5×10⁵帕，不过土卫六表面温度很低，为 -179℃，在距表面45千米高处的对流层顶，温度更低，为-203℃，难以指望孕育生命。
2004年10月26日，卡西尼土星探测器第一次飞越土卫六。
2004年12月13日，卡西尼土星探测器第二次飞越土卫六。
2004年12月24日，卡西尼土星探测器释放惠更斯子探测器。
2005年1月14日，惠更斯子探测器在土卫六表面降落，向地面观测站传回300多幅土卫六照片。
2007年10月~2008年7月间，卡西尼土星探测器在完成其它探测任务的同时，还将10次探测土卫六。
先驱者号
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。
只有先驱者11号、旅行者1号和2号三个探测器飞临土星进行过探测土星的活动。1979年9月1日，先驱者11号经过6年半的太空旅程，成为第一个造访土星的探测器。它在距离土星云顶20200千米的上空飞越，对土星进行了10天的探测，发回第一批土星照片。先驱者11号不仅发现了两条新的土星光环和土星的第11颗卫星，而且证实土星的磁场比地球磁场强600倍。9月2日第二次穿过土星环平面，并利用土星的引力作用拐向土卫六，从而探测了这颗可能孕育有生命的星球。
1980年11月12日，旅行者1号从距离土星12600千米的地方飞过，一共发回1万余幅彩色照片。这次探测不仅证实了土卫十、十一、十二的存在，而且又发现了3颗新的土星小卫星。当它距离土卫六不到5000千米的地方飞过时，首次探测分析了这颗土星的最大卫星的大气，发现土卫六的大气中既没有充足的水蒸气，其表面也没有足够数量的液态水。
1981年8月25日，旅行者2号从距离土星云顶10100千米的高空飞越，传回18000多幅土星照片。探测发现，土星表面寒冷多风，北半球高纬度地带有强大而稳定的风暴，甚至比木星上的风暴更猛。土星也有一个大红斑，长8000千米，宽6000千米，可能是由于土星大气中上升气流重新落入云层时引起扰动和旋转而形成的。土星光环中不时也有闪电穿过，其威力超过地球上闪电的几万倍乃至几十万倍。它再次证实，土星环有7条。土星环是由直径为几厘米到几米的粒子和砾石组成，内环的粒子较小，外环的粒子较大，因粒子密度不同使光环呈现不同颜色。每一条环可细分成上千条大大小小的小环，即使被认为空无一物的卡西尼缝也存在几条小环，在高分辨率的照片中，可以见到F环有5条小环相互缠绕在一起。土星环的整体形状类似一个巨大的密纹唱片，从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方。
卡西尼惠更斯
为了进一步探测土星和揭开土卫六的生命之谜，美国与欧空局联合研制了价值连城的卡西尼号土星探测器。1997年10月15日这个探测器发射升空，开始为期7年的漫长旅途。它预计2004年飞临附近空间，开展长达4年的环土星就近探测，并首次实现在土星的最大卫星土卫六上着陆，进行实地考察。卡西尼号直径约2.7米，总重达6吨，由轨道探测器和着陆器组成。其轨道探测器取名卡西尼号，装有12种探测仪器；着陆器取名惠更斯号，装有6台科学仪器。为了加快奔向土星的飞行速度，卡西尼号于1998年4月飞掠金星，获得第一次加速。随后它绕太阳公转一周，于1999年6月再次飞掠金星，获得第二次加速。同年8月，它在地球附近飞过，获得第三次加速。
土卫六
之后，卡西尼号探测器将于2000年12月飞掠木星，得到最后一次加速。它定于2004年7月飞抵目的地与土星会合，进入环绕土星运行的轨道。同年11月，惠更斯号着陆器将脱离卡西尼号探测器飞向土卫六，穿过其云层，在土卫六上软着陆，然后将探测到的数据通过环土飞行的卡西尼号轨道器传回地球。卡西尼号进入环土星轨道后的任务是：环土星飞行74圈，就地考察土星大气、大气环流动态，并多次飞临土星的多颗卫星，其中飞掠土卫六近旁45次，用雷达透过其云气层绘制土卫六表面结构图，预计可发回近距离探测土星、土星环和土卫家族的图像50万帧。惠更斯号将成为第一个在一颗大行星的卫星上着陆的探测器。它将在2.5小时的降落过程中，用所带仪器分析土卫六的大气成分，测量风速和探测大气层内的悬浮粒子，并在着陆后维持工作状态1小时，揭示土卫六上是否有水冰冻结的海洋和是否存在某种形态的生命。它所收集到的数据和拍摄的图像通过卡西尼号探测器传回地球。
卡西尼-惠更斯号已在2004年7月1日到达土星，并且开始使用雷达测量土卫六表面地形的工作；卡西尼探测器在2004年11月26日飞跃到土卫六上方并且拍摂下很多高分辨率的土卫六表面图像，展现了人眼从来没有见过的明暗斑块。卡西尼号在2004年12月25日圣诞节释放出了惠更斯号，惠更斯号在2005年1月14日进入土卫六大气层进行详细探测。惠更斯号探测器可在土卫六的大气中烧毁前将相关数据发回。
惠更斯号探测器在2005年1月14日登陆土卫六。
2007年12月，卡西尼轨道探测器在靠近土卫六的第38次飞行中看到“安大略卫星湖”,但当时还不能确认其为液态。
2009年12月美国宇航局证实，土卫六“泰坦”地表上存在着液体。
“卡西尼号”太空探测器捕捉到由土卫六表面湖泊所反射的太阳光线。这一发现，证实了土卫六表面存在液体的说法。
科学家们由此认为，土卫六表面一些地区应该分布着许多大型湖泊状盆地，就是在这些地区存在液体。土卫六是土星最大的卫星，与地球有许多相似之处，也正是这一点引起了科学家们的极大兴趣。近20年来，科学家们已经建立了关于土卫六的完整理论。
他们认为，土卫六表面存在液烃(NGLs) 海洋或湖泊。土卫六也被认为是太阳系中除地球之外唯一存在液体的行星状天体。虽然“卡西尼号”传回的数据并不能证明其表面存在巨大的海洋，但是它却明显透露了这样一讯息，即土卫六两极附近地区存在大型湖泊。
一直到2009年8月秋分时节，太阳的光线才逐渐开始直射到土卫六北半球的湖泊之上，此时也正是北半球春天的开始。
由于土卫六上空厚厚的大气层的干扰，土卫六表面所反射的太阳光大多数都被遮蔽。“卡西尼号”探测器也是在偶然间拍下了这张罕见的照片。照片拍摄于2009年7月8日。
科学研究
液体甲烷湖泊
土卫六表面的这个新湖泊覆盖面积有1.3万平方英里（3.4万平方公里），它位于土卫六南极位置，具有部分湖泊特征。自从“卡西尼”探测器2004年抵达土星体系，科学家就致力于研究土卫六极地附近甲烷湖泊的特征，该研究证实了大型寒冷的卫星也存在着甲烷雨。
科学家指出，这种新湖泊只是浅薄的沼泽地，但是观测数据显示当暴风雨来到时，湖泊将形成足够深、奔流向前的液体甲烷。前不久，美国约翰斯－霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家伊丽莎白－图特尔说：“土卫六表面的雷暴模型显示一次暴风雨便可形成数十厘米深的甲烷雨水。”美国宇航局戈达德太空研究协会研究小组成员托尼－德尔杰尼奥（TonyDelGenio）称，这项研究是证实土卫六表面存在液态甲烷的最直接证据。
图特尔说：“人们看到土卫六上空的这种云层非常类似于地球的云层，同时人们发现该区域表面有液体洪流的迹象。”德尔杰尼奥补充指出，“卡西尼”探测器科学家在此之前并未注意到这个新湖泊的形成，当时由于科学家们意识到该区域可能出现大雨，便投入更多的精力观测出现大雨的特征，忽视了土卫六表面形成新湖泊的迹象。
科学家非常兴奋这项研究发现揭示了土卫六的气候特征变化，当2004年“卡西尼”探测器抵达土星体系，正值土卫六南半球处于夏季，北半球处于冬季，暴风云主要聚集形成于土卫六南极地区。季节正接近于春分，这儿不再有任何南半球暴风。德尔杰尼奥说：“暴风雨主要集中在中纬度地区，偶尔会出现在低纬度地区。”2008年，“卡西尼”探测器已完成了4年勘测任务，计划延长勘测时间至2010年。该探测器现运行状况健康正常，任务操作员希望今后进一步延长其工作寿命。
图特尔在约翰·霍普金斯大学实验室的同事拉尔夫－罗雷兹（Ralph Lorenz）并未直接涉及这项研究，他指出像这样的研究将有助于人们理想地球气候变化的特点。他在一封电子邮件中写道：“土卫六大气层拥有大量的甲烷潮湿气体，因此在度过漫长的干旱之后会出现强烈的暴风雨天气。”
2014年10月31日，美国宇航局的卡西尼飞船在土星最大的卫星土卫六的高层大气中发现了甲烷云层。
戈达德空间飞行中心卡西尼项目科学家，有关这一发现的研究论文第一作者卡里·安德森(Carrie Anderson)表示：“甲烷云层竟然能在土卫六大气中如此高的高度上形成完全出乎意料。此前没有人认为这是可能的。”
地下或存海洋
2012年7月2日消息，据美国宇航局网站报道，来自卡西尼探测器的最新数据显示土星最大的卫星土卫六冰封的地下可能存在一个液态水层。有关这一发现的论文已经被发表在最新出版的《科学》杂志上。
论文第一作者，卡西尼项目组成员，意大利罗马第一大学的卢西亚诺·列斯(Luciano Iess)说：“卡西尼探测到土卫六大幅度的潮汐起伏，这几乎必然让人得出其地表下方存在一个隐匿着的海洋的结论。”他说：“对于水的搜寻是太阳系探测行动的一项重要目标，而现在我们又锁定了一个新的，可能富含水的天体目标。”
让科学家们做出此项发现的是潮汐变形现象。土星的巨大引力会让土卫六不断发生拉升或挤压变形。如果土卫六完全是由固态岩石组成的，那么来自土星的引力会造成其地表隆起，形成所谓的“固体潮”，其高度应为3英尺(约合1米)左右。然而卡西尼号的实测数据显示这一隆起高达30英尺(约合10米)。这一数据暗示土卫六这颗星球并非完全由固态的岩石物质组成。
起先科学家们并无把握卡西尼号能否探测到由土星引力引起的潮汐隆起。然而卡西尼探测器竟然做到了，它在2006年2月27日至2011年2月18日期间先后6次近距离飞越土卫六，在此期间对土卫六的重力场进行精确测量。这些重力场数据，加上美国宇航局深空网(DSN)的协助，最终精确地给出了土卫六表面潮汐隆起的大小数值。
萨米·阿斯玛(Sami Asmar)来自美国宇航局喷气推进实验室(JPL)，同时也是卡西尼项目组成员，她说：“我们进行了超高精度的测量工作，很幸运的是卡西尼号探测器和深空网天线之间保持了非常稳定的联系。土卫六在土星引潮力下形成的潮汐隆起，相比其它巨行星，如木星的一些卫星上所形成的潮汐隆起而言并不显著。然而在缺乏实地钻探条件的情况下，重力场数据已经是我们能够获知土卫六内部结构的最好方法了。”
要形成实测值大小的潮汐隆起效应，土卫六地下的海洋层不必很厚很深。一个位于其坚硬的可变形外壳和内部岩石地幔层之间的液态水层就可以让土卫六在围绕土星周围运行时呈现如观察值所反映的那种隆起或压缩现象。由于土卫六地表主要是由水冰组成的，这在外太阳系卫星中十分常见，科学家们相信土卫六的海洋主要成分也应该是液态水。
在地球上，来自月球和太阳的引力作用会在地表海洋上引起潮汐。在开阔的海域，这一隆起数值可达2英尺(约60厘米)。来自月球和太阳的引力也会造成地壳中形成固体潮，其幅度约为20英寸(50厘米)。
在土卫六表面下方存在液态海洋这一点本身并不能构成这里可能存在生命的结论。科学家们倾向于认为只有当液态水跟岩石之间存在直接接触时生命才更有可能出现。而我们尚无法确认这一海洋的海底是否是由岩石构成的。
这一探测结果对于揭开土卫六上的甲烷持续补给之谜具有重要意义。在土卫六大气中甲烷含量非常丰富，然而研究人员认为甲烷在大气中应当是不稳定的，如果土卫六大气能长期保持丰富的甲烷含量，那么就必定存在一个能持续供应甲烷物质的来源。
乔纳森·鲁宁(Jonathan Lunine)是美国康奈尔大学的卡西尼项目成员，他说：“土卫六地下存在液态水层的发现非常重要，因为我们希望能理解甲烷是如何被存储在土卫六内部的，以及这些储存的甲烷又是如何被释放出来的。”他说：“这一点非常重要，因为土卫六所有的不同寻常之处都和丰富的甲烷含量有关，但是其大气中的甲烷气体早就应该在地质学意义上的短时间内被破坏了。”
高温穹窿构造
2012年10月22日消息，根据美国宇航局卡西尼号探测器发回的最新图像，科学家们在土星最大的卫星土卫六上辨认出一些巨大的高温穹窿形构造。这很像烘烤面包时看到的情况，当进行烘烤时，面包的表皮会凸起并开裂。现在科学家们认为在这颗土星最大的卫星上，正在发生相类似的情形。
此前科学家们在金星表面观测到过相似的地形，在金星表面一座名为库纳皮皮(Kunapipi)的火山山顶，探测器拍摄到一个直径大约20英里(约合30公里)的穹窿状凸起。研究人员也相信，在土卫六表面观测到的一条长约70公里的狭长裂谷也是由于下部物质受热上涌引起的地表开裂，这种上涌的物质有可能是岩浆。
美国宇航局喷气推进实验室(JPL)卡西尼项目组雷达设备科学家罗斯里·罗普斯(Rosaly Lopes)表示：“这种穹窿形构造是此前我们从未在土卫六上观测到过的，这显示，即便是在长达8年的探测之后，这颗星球仍在持续地给我们带来惊喜。”
这种独特的构造地形可能和地球上的岩盖相类似，所谓岩盖就是指上升入侵的熔岩冷凝形成的。美国犹他州境内的亨利山便是这种地貌的典型代表。而这张显示穹窿构造的图像是由卡西尼号探测器在2012年5月22日使用雷达设备拍摄的。
另外一个由艾伦·斯托芬(Ellen Stofan)领衔的卡西尼科学家小组对土卫六南半球的雷达图像进行了仔细审视，并在这里发现了古代海岸线的痕迹。土卫六是除了地球之外唯一一个被确认拥有稳定液体存在其表面的星球，尽管这些液体并不是水，而是碳氢化合物。
人们还只在土卫六的北半球观测到广阔海洋的存在。但对卡西尼探测器在2008~2011年之间所收集探测数据的分析显示在土卫六南极附近也曾一度存在广阔的浅海区域。
斯托芬博士和她的同事们在土卫六南半球识别出两个已经干涸或大部已经干涸的海洋的痕迹。其中一个这样已经干涸海洋的面积可能曾一度达到475x280公里的大小，深度可能达到数百英尺。土卫六南半球面积最大的湖泊安大略湖(Ontario Lacus)正位于一个干涸的海洋范围之内，看起来似乎是曾经的汪洋大海仅剩的一部分水域。
而另一个由卡西尼雷达小组成员，加州理工的奥迪德·安罗森(Oded Aharonson)博士领衔的研究小组则认为土卫六正在经历和地球的米兰科维奇周期相类似的长期变化，这是由于轨道运行方面表现出来的长期规律性变化引起的结果。这种长期的气候性变化将导致土卫六地表的液体在其南北半球之间来回迁移。根据这一模型，土卫六的南半球在大约5万年前应当曾经拥有面积广阔的巨大海洋。
斯托芬博士表示：“土卫六表面的海洋正是孕育前生命化学环境的现成实验室，并且我们还知道它正以大约10万年为周期在南北半球之间进行迁移。”他说：“我很想仔细查看一下土卫六北半球的海洋以及南半球已经干涸的海洋遗迹，来了解一下这些前生命化学演化究竟已经进行到了何种地步。”
卡西尼小组已经基本证实了土卫六北半球海洋体系的稳定性。他们在过去一整个土卫六季节中(即地球上大约6年)一直对这里的海洋进行持续的监视。而此次发布的拍摄于2012年5月22日的这张图像中，科学家们发现北半球的湖泊岸线并未发生改变，这说明北半球的湖泊并非季节性事件。相比之下，2010年的一场暴风雨之后，土卫六赤道附近出现了明显的变暗色区域。
人们一直认为土卫六是太阳系中最大的卫星，并取名为泰坦。在希腊神话里，泰坦是一个巨人家族。土卫六是科学家认为的太阳系除地球外最有可能存在生命的星球。它是太阳系唯一拥有浓厚大气层的卫星。与地球不同的是，地球的大气层主要由氮气和氧气组成，而土卫六的大气层则主要是甲烷。而且，浓密的大气反射了大部分的光线，造成反温室效应，使得土卫六的地表十分寒冷，温度只有零下180摄氏度，不可能有液态水存在。但是2005年两个科学家研究小组提出，外星微生物或许生存在泰坦湖泊的液态碳氢化合物里。科学家表示，乙炔在泰坦大气层形成，下降到泰坦表面。外星微生物吃下乙炔，同氢气发生化合作用，来获取能量。
此后，泰坦表面发现了数十个湖泊，科学家认为其中充满了液态乙烷和甲烷混合物。不过由于没有探测飞船对泰坦湖泊直接取样，没有人知道其中的乙炔具体含量。1989年有科学家估计，泰坦湖泊中的碳氢化合物液体内乙炔的含量仅为万分之几。
环状碳氢分子
2020年11月3日，美国国家航空航天局（NASA）科学家在土卫六（泰坦）上发现了一种独特的环状碳氢分子，而此前从未在其他行星或卫星上发现过。研究人员认为，这些圆环状分子可能是生命的组成部分，有望进一步揭示生命诞生的奥秘。
相关信息
即远古地球
在人们的印象中，火星一直是地外生命存在和人类移民的理想场所。但是，随着土卫六的面貌逐渐地被揭开，这种观点渐渐地淡化了。人类研究发现，土卫六就是45亿年前的地球。泰坦具有两个生命偏爱的特征，那就是沸腾的有机化合物和浓密的有保护性的大气层。泰坦是太阳系唯一拥有合格大气层的卫星，也是太阳系4个仅有的有着浓密大气层的岩石质星球之一，其它几个分别是地球、火星和金星。在某些方面，泰坦的大气层最像地球。它的大气主要由氮气组成，气压略高于地球。它上面甚至有云，只是这些云的成分是甲烷和其它碳氢化合物，而不是水。很多太空生物学家渴望把土卫六大气作为地球大气的原型去研究，希望能够发现地球生命出现前，复杂有机分子是怎样产生的。
橙色天空
从地球上观测，土卫六被一层浓密的大气层包裹着，使人不能窥其真容。而据光谱分析，大气层中有着激烈的化学反应。1月14日，当“惠更斯”探测器在土卫六表面成功登陆后，地球人借助“惠更斯”的眼睛，这才真正地目睹了土卫六的部分“容貌”。登陆器在仅有的30分钟“寿命”中，拍摄了大量图片，其中一张土卫六地表图片让世人震惊———广阔的平原上，散布着大大小小的石头和冰状物体，橙色的天空令人着迷。这是人类首次登陆这片神秘的土地，而这里是否会孕育生命？科学家们充满期待。
有“湖泊”
2005年6月29日，围绕土星轨道运行的“卡西尼”飞船拍摄到的一张照片再次让世人震惊。照片显示，土卫六南极地带有一处地貌很像湖泊。经过观测，这处地貌长约234公里，宽度近73公里，看起来是一个边界平滑蜿蜒的暗斑，周围是浅色的土卫六云层。美国宇航局下属喷气推进实验室的科学家认为，这很可能就是土卫六表面的甲烷湖泊之一，而甲烷是一个类地生命生成前必须的有机物之一。今后，“卡西尼”将39次飞过土卫六，如果哪次拍摄到这个“暗斑”像镜面那样反光，就可以证明它是真正的液态湖泊，如果得到证实，那么我们有理由相信这里即将会孕育出新的生命。
孕育出生命
“地外生命”是否存在？我们的地球探测器每次“出访”外星球，都是带着这个疑问去探询。在已知的太阳系中，火星和土卫六是最具存在生命条件的星球，尽管这里面存在一些想象，但是从此次“卡西尼”的探索成果来看，土卫六的形态和45亿年前的地球极其相似。根据分析，从土卫六的活动来看，如果不出现意外，那么一个新的类地生命将会在15～20亿年后出现在土卫六上，人类在太阳系当中将不再孤独。
比火星更安全
地球不是我们永恒的家园，而我们的生命之源———太阳，也只剩下50亿年的生命。再过50多亿年，太阳脱离主序星，那时太阳将会发生很大的变化，太阳将慢慢地膨胀，所有内行星都将被太阳无情地吞没，更别说地球了，而我们人类，是怎么样的命运呢？幸好，我们在21世纪初至少从表面上了解到了土卫六的大体概况，而这些概况，又使我们相信那里是我们移民的理想地点，比火星强得多。首先，土卫六上有厚厚的大气层，这是抵御宇宙任何侵害的最有力的屏障。其次，土卫六远离太阳，即使是太阳膨胀后，也产生不了影响。另外，原本寒冷的土卫六将被膨胀的太阳的体温“暖和”到人类可以接受的地步，再加上那时候土卫六上的大气压力已基本上适合类地生命生存，这里将变成人类的又一个家园。以上这些，在火星上是很难办到的。
湖泊和四季
美国斯坦福大学的霍华德－泽伯克尔（Howard Zebker）是该研究小组成员之一，他说：“除非你将混凝土倾注在湖泊中，才能实现真正意义上的平滑，这种类型的湖泊在地球上是不存在的。”天文学家曾怀疑是否土卫六这颗土星最大的卫星是干燥还是潮湿的，但大量证据显示该卫星上存在着液态湖泊。
“卡西尼”探测器的雷达装置于2004年抵达土星区域，在土星极地发现暗色斑块，由雷达装置探测到的黑暗区域暗示着该区域非常平滑，暗示着液态湖泊表面非常光滑，难以反射探测信号。
光谱数据显示土卫六表面清晰可见的湖泊充满着甲烷和乙烷，在土卫六冰冷的表面甲烷和乙烷可以液态形式存在。泽伯克尔称，从形态学角度讲，它们看上去就像是湖泊。但是之前雷达观测数据显示这个清晰湖泊的形成具有一定角度，同时并不可能从湖泊表面反射明亮的雷达闪烁光线，从而显示该湖泊可能是干燥河床或充满烟灰的泥尘底部。
研究人员称卡西尼探测器的雷达装置对土卫六表面最大的湖泊“安大略湖（Ontario Lacus）”进行了观测，该湖泊在南极的跨越直径为235公里，其雷达反射信号非常强。该项研究负责人斯坦福大学的劳伦－怀伊（Lauren Wye）说：“这就像是你持有一个手电筒，直接对着镜子进行照射，其直接反射的光线会强烈刺激你的眼睛。”
卡西尼探测器的雷达回波数据显示在数千平方米的湖泊表面，其表面起伏落差却不超过3毫米，这比之前所观测的数据平坦10倍。怀伊告诉《新科学家杂志》说：“真得很难想像即使是固体表面，其表面光滑程度仅在毫米范围之内，更何况是液态湖泊表面。”
之前的观测数据显示该湖泊处于液体状态，并不是干燥的泥潭。泽伯克尔说：“如果你走在湖泊旁看到干燥后的湖泊，那里的泥水已干燥蒸发，看上去可能非常平坦，但是干燥后的泥潭会出现深深的裂缝。我们可以推算土卫六表面的安大略湖可能是我们从未看到过的光滑湖泊。”
土卫六表面存在液体的证据增强了土卫六和地球之间的相似性，土卫六是太阳系唯一具有活跃气候循环的星体，其表面的湖泊蒸发液体形成云层，然后降雨再返回至表面，形成河流和通道。这使得土卫六成为太阳系最佳支持生命体存在的候选者之一。
如果土卫六存在液态湖泊，那么其表面必然存在着风流。早期的计算机模拟预测土卫六湖泊波浪是地球湖泊波浪的7倍高。泽伯克尔说：“这项最新研究与之前的推测背道而驰，这是一种特殊的湖泊，很可能其表面较为粗糙，但是我们并未观测到起伏波浪的迹象。虽然我们并不清楚低温状态下甲烷和乙烷的物质特性，但我们推测该湖泊的液体非常稠密，具有一定的黏性，就像是蜂蜜一样。”
研究人员指出土卫六极地存在着交替的季节，能够缓和调节恶劣的气候。但是其季节变更非常慢，土卫六1年的时间相当于地球30年的时间。
美国亚利桑那州立大学的乔纳森－卢宁（Jonathan Lunine）说：“这是土卫六极地区域一年时间内处于静止休眠状态的阶段，总地来讲，土卫六表面湖泊充满液体的证据是确凿的，我们认为安大略湖充满着液体。”
泽伯克尔称，我们下一步还必须深入分析该湖泊的中部，通过一些间接的测量方法和模型进行分析。
河道
由美欧意联合开发的卡西尼号土星探测器在土星的最大卫星土卫六上发现了一个奇怪的痕迹，酷似埃及的尼罗河，从其“源头”到土卫六上的“大型海洋”长度达到了近400公里，约为250英里，是迄今发现的最长“外星河流”，而卡西尼号探测器上的高分辨率雷达成像系统为科学家们揭示了土卫六存在的“黑暗河流”，而且具有蜿蜒状的光滑性质，暗示其中可能存在某种液体。
以往对土卫六的观测研究显示，土卫六是太阳系中除了地球以外唯一存在辽阔“海洋地貌”的天体，并且有着表面液体循环机制，然而土卫六大气环境确实非常寒冷的，这意味着即便是有水存在也无法自由流淌。科学家认为土卫六上的液体由液态甲烷、乙烷等碳氢化合物组成。有趣的是，在卡西尼号探测器显示的土卫六河流系统并不是一个完整通畅的沟渠，而是存在部分的断层线，这个信息暗示了土卫六基岩中存在断裂现象。
河谷
土卫六是人类所发现的唯一一个表面存在稳定液态物质的星体，只不过这些液态物质并不是水，而是乙烷或甲烷等烃类物质。
据“卡西尼”号太空探测器2012年9月26日所拍摄的一张雷达照片显示，该河谷流经土卫六的北极，最后流入位于该地区的丽姬亚海（Ligeia Mare），长度约有400公里，这是人类首次在地球之外发现如此庞大的“水系”。此外，由于整条河流呈暗色，所以科学家推断河谷里流着的可能是液态烃。
“土卫六是我们所发现的除地球之外唯一一个表面存在稳定液态物质的星体，”NASA喷气推进实验室的雷达项目小组负责人史蒂夫·沃尔介绍说：“这张图片让我们看到了存在液体循环的土卫六：‘雨水’在其表面降落后随河流注入湖泊和海洋，在那里‘雨水’会被蒸发，然后再次开启新的循环。”在地球上，液体指的是水，而在土卫六，液体则是甲烷，不过这二者都对星体表面的几乎所有的天气现象有影响。”
“卡西尼”号探测器是“卡西尼-惠更斯任务”的一部分，该任务是NASA、欧洲航天局和意大利航天局的一个合作项目，主要目的是对土星系进行空间探测。“卡西尼”号探测器于1997年发射升空，在2004年抵达目的地，开始环绕土星飞行，并对土星表面及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察。2005年，“卡西尼”号开始对土卫六的表面和大气状况进行探测，并将采集到的数据发回地球。
土卫六是土星最大的卫星，约比月球重80%，同时是人类所知的唯一一个拥有较厚大气层的卫星。
休眠冰火山
2015年1月26日消息，据媒体报道，美国天文学家在土卫六上发现了一座1000米高的休眠冰火山，它的四周被巨大的沙丘环绕，旁边还有一个约1200米深的火山口。此座冰火山是科学家迄今为止在卫星上发现的最大的冰火山，并被天文学家命名为“Sotra”。
据悉，地球内部的熔岩穿过地球外壳喷发而出时就会形成火山喷发。而土卫六的地表下面有一层厚厚的冰层，太阳系极端的温度造就了土卫六上坚硬的冰层，如果土卫六内部持续出现高热量，那么冰层就会变成密度小的融冰，随之就会喷发而出形成冰火山喷发。
科学家介绍，“Sotra”与其他卫星上的冰火山喷发时释放出的喷发物相似，即都会喷发出大量的炽热融冰和气体。土卫六大气层中的甲烷气体会被10亿英里以外的太阳光分解，如果没有资源能够及时对甲烷气体进行补充，所有的甲烷气体都会在几百万年后消失。但类似“Sotra”冰火山却能够提供类似的资源，它在爆发时会释放出甲烷和乙烷等气体。科学家推测，土卫六每1000年就会有像“Sotra”一样的冰火山喷发，这样就会为土卫六的大气及时补给甲烷气体。科克表示，这个发现可以很好的解释为何外行星的大气中富含甲烷气体。
甲烷生命
美国宇航局发布的新闻称在土卫二上发现了冰下海洋，总蓄水量甚至比地球还多，我们有理由相信在土星庞大的卫星群中还拥有更加奇特的卫星。土卫六就是一颗颇有争议的卫星，此前科学家在土卫六上发现了风的痕迹，这暗示土卫六上的液态烷烃海洋表面可能出现波浪，相比较土卫二而言，土卫六简直是太阳系内恶劣的星球之一，虽然土卫六上没有液态水，但科学家仍然想知道其烷烃海洋中是否存在生命。
科学家发现土卫六的大气压力是地球的1.5倍，但引力环境却比较弱，如此低的引力却能够保持浓厚的大气确实是一个奇迹。根据卡西尼土星探测器的数据，土卫六大气令人窒息，拥有95%的氮气和5%的甲烷，因此土卫六的大气是不能呼吸的。如果你有幸抵达土卫六的表面，那么可能不需要穿着加压太空服，由于1.5倍的大气压力比较接近地球的气压，你只要借助呼吸面罩和防寒宇航服即可。
在土卫六的表面看天空，几乎满眼都是土星的影子，大约三分之一至二分之一的天空都被土星的身影填满，十分科幻。土卫六的引力大约是地球的14%，仅仅比月球的引力场弱一些，表面平均温度能够到达零下290华氏度，大约为零下179摄氏度。土卫六也是一颗被潮汐锁定的卫星，其一面永远朝向土星，这与我们的月球一样，只有一面朝向地球。
存在生命迹象
据美国太空网报道，在过去30年里，科学家已知道一种叫做索林斯(tholins)的复杂碳化合物存在于彗星和太阳系其他行星的大气层中，理论上，索林斯可以与水进行叫做水解的化学反应，从而制造出类似于地球早期阶段的复杂分子结构。
在地球上，复杂有机分子被认为是生命形式出现的早期阶段，比如被称为生命起源前的混合物。土卫六是土星最大的一颗卫星，它主要是由冰物质构成的。许多冰在陨星碰撞或地下活动中可能融化，生成“冰火山”喷射出包括混合氨气和水的“岩浆”。
是否形成于土卫六大气层中的索林斯通过陨星碰撞或冰火山与液态水临时性反应，在水冻结之前生成潜在的生命起源前有机分子？没有科学家可以准确地进行解释。
美国亚利桑那州大学行星科学系研究生凯瑟琳·尼什在实验室里进行了为期多天的研究，她在近冰冻温度条件下通过水解形成类似索林斯的物质。她将这项研究报告发表在《天体生物学》杂志上。暴露在土卫六上的液态水被认为持续存在数百至数千年，像这样的固态冰融化成液态水的反应经常发生。很可能类似这样的反应同样发生于早期地球。
在实验室里，尼什在低温放电状态下将5%甲烷和95%氮混合形成类似索林斯的一种有机混合物质，她将这种索林斯样本融解在水中，然后放置在40摄氏度水环境中避免出现冷冻，进而测量其水解混合的比率。结果显示，10%索林斯形成了有机混合物，它与水中的氧发生反应，形成了复杂的有机分子。
当尼什的研究报告发表在科学期刊上时，她的理论也遭到了批判。瑞塞勒理工学院研究员教授詹姆士·费里斯从事土卫六大气层化学性质研究许多年，他指出尼什的研究存在着“缺陷”，其原因是她使用放电方法形成索林斯，然而土卫六大气层很可能是通过紫外光线和带电辐射粒子形成索林斯的。
费里斯使用紫外光线混合了类似土卫六大气层中的气体进行了一项实验，他说，“放电所形成的物质结构与紫外线光分解不一样，因此其水解时间也完全不相同。许多光化学进程形成的碳氢化合物并不与水发生反应。”
她承认自己的研究工作并不是理想的呈现土卫六大气层的化学特性，她说，“形成在低压状态下的索林斯要比高压状态下更像土卫六薄雾，你可以在低压状态使用紫外光线制造索林斯，但不能在低压状态下使用等离子释放制造索林斯。我们实验所需的大量索林斯必须通过放电技术来制造，通过紫外光线光分解只能生成一小部分。”
尼什的这项研究并不能完整地表现出土卫六行星的化学性质，该研究表明类似的化学反应在液态水环境中可生成显著数量的有机混合物。在土卫六表面，生命起源前分子可能存在于碰撞陨坑和冰火山的融化水中，类似这样的进程很可能发生于地球早期生命孕育阶段，那时的早期地球大气层还未出现显著数量的氧气。
别样生命存在
土星的大卫星土卫六拥有太阳系中神奇的表面环境，充满液态甲烷和碳氢化合物的世界可能存在有趣的生命。美国康奈尔大学天体生物学家和化学家认为土卫六在许多方面是地球的孪生兄弟，土卫六是太阳系最大的卫星，比水星还大，表面的大气压力比地球要高一点，而且也有大气。更重要的是，土卫六时太阳系除地球外唯一一颗拥有表面液态物质的星球，卡西尼探测器发现了土卫六上的湖泊和河流，甚至在土卫六的极地地区，科学家还发现最大的湖泊。
土卫六大气中存在复杂的有机分子，科学家认为这是生命的基石，于是科学家猜想土卫六的液态甲烷世界中可能有怪异的生物，比如能够在零下180摄氏度的环境中生存，利用液态烷烃作为能量来源。这一猜想的根据来自卡西尼探测器对土卫六的调查，发现液态甲烷的环境有可能出现奇怪的生物，康奈尔大学研究小组发现，磷脂分子的形成是地球生命出现的重要一个步骤，而土卫六的环境有助于磷脂分子的出现。
土卫六上如果存在生命，那几乎肯定是拥有细胞膜的细胞个体，卡西尼号飞船数据发现土卫六大气中存在非常复杂的化学反应，丙烯腈可能是土卫六生命细胞膜中的基础物质，目前实验室已经可以在土卫六的环境下模拟产生此类物质。因此丙烯腈膜可能是土卫六生命的细胞膜结构，计算化学仿真结果表明其能够适应土卫六上的环境。为了进一步证明土卫六是否存在生命，我们应该派遣一艘探测器前往土卫六的甲烷海洋，或许这是最直接的证明方式。
宜居星球榜首
行星宜居度指数则考虑一组完全不同的因素，如星球表面究竟是岩质的还是冰冻的、星球是否有大气层、是否有磁场等。
设计出行星宜居度指数和地球相似度指数两大指标体系，对可能存在外星生命的星球进行可能性排序。两类指标体系分别为行星宜居度指数和地球相似度指数。根据科学家们的评估结果，土星最大卫星土卫六和系外行星Gliese 581g分别位居两大指标宜居星球排行榜之首，被认为是最宜居的外星世界。系外行星Gliese 581g位于天秤座内，距离地球大约20.5光年。科学家们的研究成果发表于《天体生物学》杂志之上。
参考资料
[1]
土卫六大气层发现独特环状碳氢分子，或是生命组成部分_科技湃_澎湃新闻-The Paper · 澎湃新闻[引用日期2020-11-04]
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