研究发现土卫六可能是太阳系中最大的“冰沙”

美国宇航局（NASA）最新研究显示，长期被认为在冰壳之下隐藏着全球性液态海洋的土星卫星土卫六（Titan），其内部结构或许远不似此前设想的那样“海洋化”，反而更像是一颗规模空前的“宇宙刨冰”——由高压冰与岩石混合而成的半固态泥浆。

这项研究基于对“卡西尼”号探测器在2012年飞掠土卫六期间所获取数据的重新分析。多年来，科学界普遍认为，外太阳系多颗冰质卫星都在厚厚的冰壳和岩石内核之间，夹着一层庞大的地下海洋。自2008年以来，笼罩在甲烷大气之下的土卫六也被列入这一“海洋世界”候选名单。然而，最新的建模结果表明，土卫六内部可能并非大面积自由流动的液态水，而是一种近似冷冻甜点般的半固态混合物。

研究团队利用NASA深空网络（DSN）对“卡西尼”绕行土星并掠过土卫六时发回的无线电信号进行多普勒频移测量，通过分析这些频移，科学家得以反推土卫六对探测器的引力牵引，并进一步判断这颗卫星在土星潮汐作用下的“柔软”程度，也就是其形状随潮汐拉扯发生变化的幅度与速度。早先的分析认为，土卫六几乎可以即时响应土星潮汐变化，在椭圆轨道运行过程中几乎同步完成形变。没有明显时间滞后被视为其内部存在大规模液态水层的重要证据，再加上此前对刚度（刚性）的估算以及其内部保留足够热量的推演，全球性地下海洋一度成为主流假设。

然而，最新采用更复杂模型的分析结果推翻了这一判断。研究人员发现，土卫六在潮汐响应上并非“紧跟节拍”，而是存在约15小时的滞后。这一现象既不符合典型液态内部结构的特征，也难以用完全固态内部来解释，却与一种“半固态”“泥浆状”内部环境高度吻合。新的计算指出，早先对土卫六刚度的理解存在偏差，经修正后更符合一种由冰与岩石混合构成、整体呈现低黏度“糊状”的内部结构。同时，数据还显示，土卫六内部有能力将来自核心的热量有效向外输运，使局部区域发生再冻结，从而在坚硬冰壳和岩石核之间形成一层厚实的“岩冰泥浆带”。

根据最新模型，土卫六所谓的“海洋”更接近由高压相冰VI和冰VII构成的冰泥，与岩石碎屑掺杂，内部散布着许多温暖的水囊。冰VI与冰VII均是在巨大压力下依然保持固态或半固态的水冰形态，而这些水囊中的温度可达约20摄氏度（68华氏度）。研究团队指出，如果岩石中的矿物质能够迁移到这些相对温暖、富含液态水的小型“口袋”中，从理论上讲，那里可能具备孕育原始微生物生命的条件，尽管这一设想距离实际发现生命仍有极大距离。

负责相关分析的美国宇航局喷气推进实验室（JPL）博士后研究员Flavio Petricca表示，科学界原本并未预期土卫六内部会存在如此强烈的能量耗散现象。通过进一步降低多普勒数据中的“噪声”，研究团队得以捕捉到此前被掩盖的细微信号波动，这些“小波纹”成为证明土卫六内部结构与过往理解截然不同的关键“烟枪证据”。Petricca解释称，低黏度的岩冰泥浆既能让土卫六在土星潮汐作用下发生明显的鼓胀与压缩，又足以高效排出内部热量，从而避免大范围融化形成真正的全球性液态海洋，使这颗卫星长期维持在一种“半融化”的边缘状态。

在科学意义之外，这一“宇宙最大刨冰”的比喻也为未来探测任务增添了一丝幽默色彩。文章戏称，如果这套“泥浆海”模型最终获得进一步观测证实，那么未来奔赴土卫六的任务团队或许需要考虑的，不仅是如何在高压冰与岩石泥浆间安全下潜，还要“顺带讨论”应当携带哪种口味的糖浆，才能与这颗行星级“冰沙”最为搭配。相关研究已发表于《自然》杂志，由NASA发布的研究简报对外公布了这一最新成果。