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了解科学 爱上科学 欢迎收听科学时评话咱们还是书接上文呢上文书已经讲到了卡西尼号探测器两次拜访了土威六而且用各个波段的电磁信号对于土威六进行了观察和分析第二次距离拉的就比较近了它只有 1200 公里探测器上的各种仪器就可以获得精确的数据
接下来呢这个卡西尼号探测器就把这惠更斯号着陆器给扔下去了这惠更斯号呢会缓缓下降最终呢是会落到土威六表面这惠更斯号在着陆的时候它不是一脑袋扎下去而是花了好多时间绕着土威六转圈圈一边转圈圈它一边下降
尽管这个惠更斯号为了省电尽量保持休眠状态但偶尔还会开机偷窥一下前前后后一共花了 22 天的时间这个过程对土威六做了非常详细的测绘获得了大量的多波段照片而且还获得了合成孔镜雷达的回播信号
这些信息就成了我们今天对土维 6 这颗超级大卫星的最主要的了解渠道了科学家们预计在土维 6 上一定是存在着甲烷组成的江河湖海的探测这些液态甲烷的最好措施就是利用雷达波 2006 年以后这个卡西尼号的主要观测任务就是利用雷达波对这些江河湖海进行探测
根据此前的研究资料泰坦的北半球起码有好几百个湖泊水体最小的跟钓鱼塘差不多大最大的能比地球上的北美五大湖区还要大一号这些比较大的水域就可以称之为海了比如说克拉肯海利基亚海 彭加海随便是哪个海这海里面所含有的碳氢化合物就比地球上所有的石油和天然气加起来都要多了
总而言之这个水体面积就占了泰坦总面积的 1%大部分都集中在了北半球就靠近北极圈周围那一圈而且呢它是南半球水体面积的 35 倍从水体面积来讲这个泰坦呢它就不像地球了地球上的 70%都是被海洋覆盖的而且呢泰坦的水体分布也非常的不均匀北边比南边多得多那么
那么为什么会有这样的结果呢科学家们认为啊这个土星绕太阳运行的这个轨道啊它是个椭圆因为它是个椭圆就导致土卫六南北半球的情况完全不一样了当土星距离太阳最近的时候正好赶上土卫六南半球它是夏天这时候南半球呢就要直面太阳最猛烈的光线那叫一个晒呀
但是北半球的夏天就有点惨了它正好赶上土星离太阳最远的时候阳光就没那么强嘛所以啊南半球的夏天是又热又短年复一年这阳光就把南半球的甲烷啊乙烷啊这些液态顽停就不断的蒸发慢慢就全都赶到北半球去了那啥叫大气环流啊这就叫大气环流
说白了要是这个说法没有错的话那么南北半球的干湿冷热它也是有循环周期的毕竟土 V6 它是颗卫星它并不是直接绕着太阳转它是被土星带着一块转的这个轨道套轨道的叠加本来就很复杂
这个土星系统绕太阳的时候它的轨道平面倾斜了 27 度这就导致了土位六的夏季位置每五万年就要换一次比如说 3.5 万年前北半球的夏天就反而比南半球更短更热
所以科学家们也在南半球发现了好多洼地它的边缘看起来就像古老的海岸线面积和北半球现在的江河湖海都差不多这也就说明这些洼地当年也是海洋它也有沙滩它也有海浪只是现在都干透了这就是所谓的风水轮流转
因为这个卡西尼号探测器啊它不是绕着泰坦在转它只能偶尔冲过来转一圈然后就走了它不能随随便便想探测哪就探测哪这不行它必须提前计算好轨道所以呢这一次泰坦只能重点探测北半球的几个海比如说啊利基亚海就是它的重点
2013 年的 5 月份这个卡西尼就开始用雷达波绘制高层地图根据反射回来的信号可以分析出这个反射面到底是粗糙的还是光滑的这都是可以从波形上看出来的科学家们第一次分析这个数据的时候就发现不对劲了他们找不到任何来自海面的反射波
你海面总该是光滑的吧可是这反射波全都是从粗糙的表面反射回来的这怎么可能呢从照片上看呢这地方明明就是海啊再说啊在这个地方拍摄到了大块大块的云朵生成如果没有液体气化蒸发它怎么会有云呢那问题出在哪呢
到最后科学家们就改进了数据算法了他硬是从反射信号里面用扒出两条反射波第一条应该是来自于利基亚海的海面第二条就是来自于海底了这个高度差是 160 米海面反射非常非常微弱这无线电波一来一回穿过了 320 米的水体它的衰减非常少这个现象就让科学家们大吃了一惊了
那么这个现象说明啥呢那就说明啊下边的这个利基亚海里边几乎没有任何复杂的有机物它就是最简单的液态甲烷和液态乙烷这甲烷呢还比乙烷更容易蒸发所以这个下边的水体之中啊应该是液态乙烷还更多一点儿
这两种物质对无线电信号的反射是非常非常非常低它几乎就呈现了全透明的状态然后呢再测量一下附近的这个克拉肯海和彭加海这两座海里边的甲烷就成了主要成分了这乙烷反而少了这就和那个利基亚海就不太一样了
按理说不应该啊这叫人不捞外财不富马不吃夜草不肥啊那就说明啥呢说明这两个海有甲烷不断的补充进来才能导致这两座海里边甲烷比乙烷还要多一些那是从哪补充进来的呢不过呢话又说回来甲烷乙烷比例分布呢总还是没什么太大问题的大差不差无线电信号的吸收力也不高可是呢
可是到了南半球它又不对了这个南半球的安大略海的吸收率它就比较高了根据测量出来的数据它的深度只有 90 米但是它的吸收率可比利基亚海高了 50%这说明什么呢这就说明安大略海里边有比较多的复杂的听类物质这些听类物质吸收无线电波就比较多了
那这些结果就说明了一定有什么物理过程使得甲烷从南半球跑到北半球了源源不断的对北半球的湖泊进行补充克拉肯海和彭家海补的比较多利基亚海补的比较少
南半球的安大略海就不断被抽走甲烷导致它复杂听类的浓度就越来越高了还记得我们前面说的那个风水轮流传吗这就是风水轮流传的最佳说明这个土维六具有巨大的河道网络有主干有支流有冲击平原有三角洲在土维六上甲烷乙烷等等碳氢化合物的分子也会蒸发然后凝结成云
然后呢汇集成雨再落回到地面落回到地面的液态碳氢化合物呢也会聚成河流这小河流水哗啦啦我和阿姨去头瓜不是这个反正小河汇集到大河这大河最后流进液态海洋说术语这就叫做地表净流这个过程和地球上的水循环是非常相似的只是呢
土威六上的温度太低这个过程进行的非常非常缓慢就像放慢镜头一样
这点液体要蒸发很多年一年蒸发个一毫米但是呢这个土维 6 的大气层它容量非常大它在能空气中积攒很多年积攒出一场大暴雨的量所以它要么几年都不下雨要么就一次下个狠的卡西尼号这么多年来只探测到在赤道地区下过一场假完暴雨
当然了这种百川归江海的这种模式啊只是土为六上形成大型水面的一种方式啊那形成小型水面呢就不用这么麻烦了啊比如说我形成个湖泊这就跟形成河流没啥关系它主要是靠降水补给再加上从地下冒出一点地下水啊然后一点一点的给灌满了这个过程也是很缓慢的啊但是一旦灌满了它就可以憋很多年
当然了我们说的这个水啊是指液态甲烷液态乙烷那不是真的水啊像咱们国家的长白山天池它就是靠火山口积攒点雨水硬攒出一个湖来这么多年它就是那一盆水这种事在土位六上一样在发生那么土位六上这些形成湖泊的大坑它是怎么来的呢
其实就和地球上的这个熔岩地貌的原理是差不多的咱们地球上这地下水呢会慢慢侵蚀石灰岩石膏这些可溶性的岩石雨水呢也会往那石头缝里面渗这个日积月累啊它时间长了呀它在这溶出一坑来呀或者地下河道塌了呀它就形成了这么个大洞下雨天攒点水它就成了一个湖了就这么简单
当然了这个挖地的形成时间非常漫长影响侵蚀速度的因素非常多岩石的化学特性下雨的频率地表温度等等它都有影响尤其是在土为六上面下雨的频率实在是太低太低了有时候一憋要憋几十年才下个狠的总而言之这个土为六有很多地方都跟地球很相似你只要把液态水平剔成液态的碳氢化合物那一切都说得通了
另外呢这个土维 6 是太阳系里边唯一一个可以用海拔高度来进行基准面定义的卫星那这是怎么回事呢就是研究人员发现土维 6 上有很多大型海洋中那水平面高度基本上都一致这一点和地球的环境是很相似的呀因为地球上的大洋彼此都是连通的所以才造成各个海洋的海平面高度是差不多的可以作为基准面来用
土维六上的海洋和湖泊它面积不算太大但是分布比较集中它彼此之间都有很多水稻相连而且说不定人家土维六也是有地下液态碳氢化合物存在的这就导致看似不相连的水域之间实际上它的水体也是联系在一起的
最后导致的一个结果就是水面的高度彼此上还是比较一致但是呢话也不能说绝了也不是说所有水面高度都一致即便是在咱们地球上也是如此比如说啊青藏高原上有一大串的湖泊呢那些水面的高度显然和海平面高度那可不是一回事哪三千多米呢
这个现象在土威六上也有有不少比较小型的湖泊它比较孤立整体高度要比土威六的海平面高了好几百米最高的一个大型湖泊叫提提卡卡这个湖的湖面就比海平面要高出了 3700 米所以说土威六上它也是有高原湖泊地惠更斯号落地的地方它就比较靠近土威六的赤道地区
尽管这个地方实在是太荒凉了它没有一丝液体的痕迹但是也能看到纵横交错的河道就说明啊当年这个地方也曾经有过液体前面呢还有个鹅卵石似乎是一块水冰构成的在这个温度底下零下 170 多度那水跟石头也没什么区别了
看样子呢这块水冰啊曾经遭到过冲刷所以长得比较光溜估计是让这个液态甲烷给冲过一遍根据卡西尼号传回地球的数据显示这个土维六赤道地区啊有大量巨大的沙尘暴这就使得土维六成为太阳系中除地球和火星之外第三个被观察到沙尘暴的天体也是第一个具有沙尘暴的卫星
从这个卡西尼号拍回来照片看在这个赤道部分出现了一个大亮斑这科学家们就盯着这亮斑研究了好多天
最后认定这个量斑是一个超强的甲烷风暴那为啥说是甲烷风暴呢用排除法啊这科学家们可费了不少功夫他们把什么冰冷的熔岩啊什么甲烷云啊冻结的甲烷雨啊这些固态液态的可能都给排除了发现只有用气态才能解释照片里的这些奇怪特征
这些风暴恰好就在土为六赤道边上的沙丘上方科学家们就推测这些量斑实际上就是从沙丘上刮起来的尘埃流这些沙子和尘埃你要说是沙子它可是和咱们地球上的二氧化硅硅酸盐组成的沙子它不是一码事这些沙子可全都是由有机物构成的
这个甲烷呢在土为六的大气之中沾了 5%剩下的呢大部分都是氮气
这些甲烷要是全都变成液体的话就足够在土微六表面铺上一层 7 米深的海洋由此可见土微六上的甲烷有多丰富所以这些甲烷也就成了很多有机物最初的来源在土微六的高层大气之中阳光就不停的把这些甲烷分子给拆开这个过程就类似于地球高层大气中发生的光分解反应这些光分解反应
这甲烷呢就被拆开分裂成了氢气和活性极高的碳化合物这些氢气呢根本就存不住嘛它马上就溢散到太空里了这些碳化合物就会迅速重新组合形成更复杂的钉类化合物比如说乙烷和丙烷这个分子就大了
这些顽汀就随着雨水降落到地面上经过漫长的地质年代这些有机物就越变越复杂就最后变成了非常复杂的固体颗粒成为了土味六沙丘和地表的基本物质
咱们都知道火星上的沙尘暴它是会遮天蔽日的它会席卷整个火星表面这泰坦上刮沙尘暴呢它没有这么厉害但是也足以把这些有机尘埃送到整个星球表面了这些有机尘埃就是这么摊开的
所以呢你真要去了土为六你在那海岸线上看上去哎呀这海洋跟地球是差不多嘛但是这沙丘可不是二氧化硅或者硅酸盐构成的哟它主要成分是一种类似塑料的那种有机材料它的冲击扇呢也不是水流携带着泥沙堆积而成的而是冰颗粒和有机沉淀物的混合体
那些高耸入云的山脉可以横跨千里但是这些山脉本质上就是一个肮脏的巨大的冰块它就是这东西
土围六不仅仅和地球的这种大气环流和江河湖海都比较相似它地形地貌也相似根据卡西尼号拍摄到的高分辨率照片土围六上是各种地形元素都不缺有沙丘有江河湖海有平原有火山口反正是五花八门的地形它全给你凑齐了
图维六上差不多三分之二的表面呢都是平坦的大平原大概有 14%呢是丘陵和山地还有 17%的地表啊全是那种冷冰冰的固态有机物啊这被风一吹就堆成了沙丘了大部分这些地表呢都是在赤道附近的
当然土为六上也有一个比较奇怪的点那就是陨石坑少得可怜这一点就和地球更相似了因为地球的地表在不断经历侵蚀的过程总是在经历沧海桑田不断的改变
所以呢这个土为六上它也有类似的过程这一次卡西尼探测器还发现了不少水石和风石的痕迹因为有这种侵蚀和风化的作用所以那个陨石坑啊它是保不住的啊它过些年就被磨平了现在呢也有很多科学家猜测
土为六现今的地表进程就跟咱们早年的地球是差不多的地球形成初期条件也很恶劣它也并不具备适合生命发展和演化的条件但是随着地球的冷却它凑齐了氨 甲烷 二氧化碳和水等等物质这个时候生命的舞台才刚刚搭建完成
在那个年代啊地球表面曾经遭到过多种因素的剧烈影响今天碰上太阳爆发了太阳不高兴打了个喷嚏让地球就跟着倒霉了就让这个带电粒子给轰了一顿明天不巧碰上个高能宇宙射线又射了一枪
隔三差五呢来个闪电啊雷劈啊天天天打五雷轰啊太平几天呢你又碰上火山爆发了这暗色炎又出来了这日子怎么过了这样这好不容易消停个几百万年了又让陨石给撞了诸如此类的灾难就是隔三差五就来一回这叫后期重轰炸期
对了这个汪老师带着摄影师已经到达墨西哥的尤卡坦半岛希克苏鲁伯小镇大家对这地方熟吧这是寻觅自然寺非常重要的取景地小镇的景色呢还是不错的祝愿他们拍摄顺利大家猜猜他们去哪有拍啥呢扯远了咱们扯回来啊
反正这些灾难本质上就是能量的释放地球因此获得了大量的能量最终把地球上的这个氨呢甲烷呢二氧化碳呢水呀就凑齐了就塑造成了氨基酸和核钙酸碱基
以此为基础呢这氨基酸最终就会构造出蛋白质这核肝酸碱基呢最终就会拼凑出基因二者结合在一起就形成生命体了这就是有关生命起源的化学演化假说他的中心思想是这个生命是从无生命的分子进化而来
现在我们相信啊生命这东西它就是这么拼拼凑凑偶然给凑出来的它就完成了一个非常伟大的跨越常听我节目的小伙伴们一定知道米勒尤里试验了
这个实验就成功的构建出了氨基酸甚至是核肝酸碱基序列现在呢我们发现呢这个土微六大气层中也存在一种与生命起源相关的物质叫做丙烯氢
伴随着大气中的雷电活动有可能它会形成复杂有机物和早期生命形式它是有希望的只不过希望比较渺茫而已如今呢土微六表面虽然温度极低而且空气中充斥着相对生命来讲啊非常有害的毒气啊
而且呢这条件也不是很好然后狂风席卷呢漫天飞沙了环境恶劣了但是你想想啊当年地球也好不到哪去是吧只是地球距离太阳稍微近点稍微暖和点啊目前土为六的温度是零下 150 度到 170 度但是它那个母星也就是土星内部正在缓慢收缩它向外会辐射一点热量多多少少是补偿了一点
而且甲烷这个东西它是一种非常高效的温室气体它的温室效应是二氧化碳的 20 倍只不过现在它积攒热量还是慢了点因为什么尘埃它云彩它会反光它减少了太阳光的吸收这个问题要是解决了碳碳表面的温度就会比现在更高
另外在遥远地将来如果这个太阳奏变成红居星了它的体积会极度膨胀到那个时候土为六的温度可就上来了现在是零下一百七十度到那会儿那就是只有零下七十度了虽然这个温度依然很冷但是已经达到了地球上南极的水平了至于土为六上缺水的问题土为六地下其实是有冰层和液态水的
只是这些水呢都是咸水比死海那咸度还高点的咸水但是它毕竟有对吧那总好过没有水对吧至于这个土为六没有磁场保护的问题其实它不严重啊
它缺磁场也没有能够阻止土尾六拥有大气层啊对吧说到底是因为土星距离太阳实在是太远了那太阳风暴就算是吹到这儿它已经非常微弱所以大家也不用太担心因为没有磁场所以导致泰坦的大气层被吹光的问题它要是能被吹光它就留不到今天了对吧
总而言之吧对于生命来讲泰坦提供了一些有利条件但是从目前来看呢也还没有凑齐这些条件至于怎么才叫凑齐外卖心里也不清楚毕竟生命是个极其复杂的现象而且生命这个现象本来就极其罕见咱们这么大一个太阳系也仅仅发现地球是一个生命的家园比零星有没有咱实在是不知道咱很难说
所以咱们还是好好珍惜地球吧这东西真的没有备份呢好了这次呢就说这么多了土星还有那么多颗卫星呢卡西尼号还要一一去拜访这档子事儿咱们下回再说科学声音