土卫二内部的深海？

马达

水星可能拥有火山平原，火星有埋藏地下的冰河，而柯伊伯带有着自己的矮行星。然而当下在太阳系中，似乎没有比土卫二更令人兴奋的地方了。它吸引了行星动力学家、地球物理学家、火山学家、冰河学家、海洋学家、天体生物学家以及等离子体物理学家的注意力。对于一颗直径仅仅300英里（490公里）的中等卫星来说，这可是不太平凡之事。
让每个人沉醉的原因是人们认识到，土卫二单枪匹马地造就了土星宽阔的E环，这要归功于卡西尼号轨道探测器，它发现，土卫二南极附近的喷发将带电的含水羽状物散布到太空之中的几百哩。卡西尼号的观测表明，羽状物是从一组40英里长的四重裂口（俗称“虎斑”）喷射而出的，温度比周围的环境高得多。

土卫二南极附近喷出的间歇泉的伪彩色照片，由卡西尼号探测器在2005年拍摄。（图片提供：NASA / JPL / Space Science Inst.）

为这一活动供能（根据卡西尼号最新的估计，是令人惊骇的150亿瓦特）的热量多数来自与土星的潮汐力相互作用，它让冰质外壳在每个轨道周期内有节奏地变形。这导致了摩擦产生的热量积累在冰质卫星内部。理论上说，热量必然会在表面之下某深度的地方形成全球性的海洋，这是缓冲卫星变形的外壳与内部深层区域的“润滑剂”。
2007年，麻省理工学院的詹尼弗·迈耶（Jennifer Meyer）与杰克·威兹德姆（Jack Wisdom）发现，土卫二由于与土星的其他卫星发生轨道共振，会里外移动。现在，他们说，土卫二与邻近的土卫四之间的耦合作用增大的其轨道的偏心率。偏心率只有0.005，只是将将可以察觉，但是对于触发卫星与土星的潮汐阴阳来说已经足够。

土卫二扭曲的表面上展示了5种截然不同的地貌，包袱南极附近的裂口，这里是气体粒子羽状物的源头。在这张卡西尼号拍摄的伪彩色照片中，蓝色表示由粗糙的颗粒与砾石覆盖的冰质表面。点击图片可见大图。（图片提供：NASA / JPL / Space Science Inst.）

几周前，在多伦多召开的地球物理学家会议上，由应用物理学实验室的詹姆斯·罗伯茨（James Roberts）领导的动力学家三人组解释道，在土卫二地表之下某处，几乎存在有一个水层——这是导出内部如此多的热量的唯一一条物理上可行的途径。但是他们同样强调说，土卫二的内部不太可能永远保持高温——结果就是，考虑当前的轨道构形，地下的海洋“可能在较短的地质学时标之内就会冻结”。
那么如果隐藏的海洋存在的话，它是什么样子的？起初，卡西尼小组设想了靠近冰质表面的水体，溪流可以沿着裂缝向上逃逸而出，并在突发性的减压蒸发之后进入太空。并不是每个人都赞同这一“低温老忠实”间歇泉模型。其他人猜测，海洋可能根本就是不必要的。而基于水冰的笼合物锁住了甲烷、二氧化碳、氮等挥发性的分子，它可以被分解为气体与水冰的喷流。

土卫二南极附近80英里长的4联裂缝的特写（以白色十字表示）。这些“虎斑”是气体尘埃羽状物的源头。在这张卡西尼号拍摄的伪彩色照片中，蓝色表示由粗糙的颗粒与砾石覆盖的冰质表面。（图片提供：NASA / JPL / Space Science Inst.）

幸运的是，卡西尼最近在对土卫二进行“细致的个人调查”。该探测器在过去的一年中飞越该卫星3次，其中一次大胆地直接穿越了高耸的羽状物。明年计划还要进行4次近距离飞越，而如果NASA批准了该任务的7年扩展项目，飞越还可以进行12次。
发表在24日的《自然》杂志上的两项新结果让人们得以一窥喷流的真实起源。其中的一项是，马普核物理研究所的弗兰克·波兹堡（FrankPostberg）与其他人揭示出，土星E环中约有6%的微型粒子含盐量极高，氯化钠（NaCl）的含量达1.5%。如果在几百万年（这一长度足以让钠与其他元素渗入水中）的时间里，土卫二内部的海洋接触到了深层的岩石，这一事实就有意义了。波兹堡的小组总结道，卫星上的海洋可能与地球上的海水含盐量一样高（每千克含6至20克NaCl）。

卡西尼号探测器所作的热成象揭示出了土卫二南极附近沿4条裂缝（“虎斑”）逃逸而出的热量。温度最高的地点位于图中左下方的大马士革沟渠，温度为零下135华氏度。黄色的星标表示卫星引人注目的喷流所在。点击图片可见大图。（图片提供：NASA / JPL / GSFC / SwRI / SSI）

但一项旨在从地球上通过光谱方法在羽状物中探测钠元素的大规模研究没有得到任何结果。哪怕是痕量的钠元素也会非常明显，钠原子会发出强烈的黄光辐射。观测小组的领导、科罗拉多大学的尼古拉斯·施奈德（Nicholas Schneider）总结说，羽状物蒸汽中钠元素的缺乏可以排除掉近地表的间歇泉模型，原因是在如此的爆发性逃逸中，气体与粒子的组分都应该彼此接近。
施奈德转而相信，无钠的光谱表明，气体是从地表之下的巨大空穴中缓慢蒸发的，这与水以蒸汽的形式从地球上的海洋表面逃逸而出类似。气体积累在增压腔中，直到可以经由裂缝喷入太空。
施奈德在新闻发布会上指出：“从多孔深海中缓慢蒸发并不是我们之前想象出的戏剧性概念。”他补充说，其他解释也是可能的，包括温热的笼合冰分解并逃逸到太空，或是潮汐变形让冰块之间发生摩擦时因为摩擦与热量产生的液态水。

解释为土卫二强大的气体粒子喷流供能的理论并不缺乏（图片提供：NASA / JPL / SwRI / Univ. of Colorado）

施奈德说：“这些都是假说，但是现在我们还不能用结果来证实任何一种。我们必须要让它们结合，好吧，是盐粒。”
漂亮的词语交接，时间到了。
但大家认真些，土卫二是激动人心的，这是由于其假想的海洋正作为太阳系中最有利于生命发展的地方而浮现。卡西尼号的研究人员、来自西南研究所的约翰·斯宾塞（John Spencer）在他发表在《自然》杂志上的观点中指出，这个小小的活动温床看起来拥有所有的三种基本成分：热源、合适的化学混合物，以及液态水。