泰坦星湖泊中时隐时现的“魔岛”究竟咋回事？新研究给出解释

土星最大的卫星——土卫六是太阳系最特殊的星球之一，甚至有人怀疑那里有着和地球完全不同的生命形式。

图：地球、月球和泰坦

土卫六是太阳系第二大的天然卫星，是咱们月球的1.5倍大，比它大的是木卫三，但卫星命名的人员却把“泰坦”（希腊神话中的巨人）这个名字给了土卫六，木卫三被命名为“伽倪墨得斯”（希腊神话中为众神酌酒的美少男）。

我没有查到这个命名具体是根据什么来的，不过泰坦星（或土卫六）绝对比木卫三有趣许多。

它是太阳系已知唯一一颗拥有稠密大气层的卫星，其地表大气压比地球还高大约 60%，人站在泰坦星的表面受到的压力相当于在海底15米的样子。

最独特的地方，泰坦星是太阳系中唯一一颗已知具有类似地球循环系统的星球，液体从云层中下雨，流过星球表面，然后填充湖泊和海洋，最后又蒸发回到天空并继续循环。

而且有强烈的证据表明，那里也存在明显的板块运动，就天体层面来看，泰坦星是“生机勃勃”的。

图：泰坦上由甲烷组成的极地云（左）与地球上由水或水冰组成的极地云（右）

不过，泰坦星河流、湖泊和海洋中流淌和循环的液体并不是水，而是液态甲烷和乙烷，那里足够寒冷，让这些化学物质以液态的形式存在，并雕刻整个星球。

泰坦星有许多奇怪到难以解释的现象，其中最奇怪的现象之一出现在雷达图像中，人们可以看到液体表面的亮点经常不断变化，这种现象持续几个小时到几周，或更长时间。

由于这些亮点在泰坦海洋中就像是一座突然出现的岛屿，然后随着时间推移消失，因此被称为“魔岛”。

在红外光下看到阳光照耀在泰坦海域之一©NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

“泰坦魔岛”最早是在 2014年由卡西尼-惠更斯号首次发现，由于过于魔幻，同时又出现在一个特殊的星球上，所以这种现象一经发现就引起了广泛关注，科学家们为此做了很多研究。

最初有些研究表明这些短暂的“魔岛”可能是由波浪引起的幻影岛屿，也有研究指出可能是由悬浮固体、漂浮固体或氮气气泡组成的真实岛屿。

不过，没有人给出确切的证据，直到最近，一篇发表在《地球物理研究快报》杂志上的文章，排除之前的一些可能性，并给出了自己的答案：“泰坦魔岛”可能是蜂窝状碳氢化合物“冰山”。

这个科学团队首先排除，“魔岛”不可能是波浪幻影，因为随着观察的深入，泰坦星海洋、湖泊并没有像地球上一样波涛汹涌，泰坦的波浪只有几毫米高，那里的海洋、湖泊，甚至是河流都相当光滑。

所以，“泰坦魔岛”只能是固体物质。

泰坦有机物循环，图源：余馨婷

泰坦星主要的液体循环（甲烷、乙烷）和地球上的水循环没什么太大的区别，但是由于泰坦星拥有更加浓厚的大气层，这就导致它不仅有简单的甲烷、乙烷循环，还有许多简单的有机分子会在大气中跟随甲烷、乙烷循环。

这些有机分子会像地球大气中的沙尘一样以固体的形式降落在表面，现在泰坦星陆地包裹着一层黑色的“小细沙”，就是这么来的。

当然，这些固体物质也会落向星球的海洋、湖泊，但是这个团队认为那些落入液体表面的有机固体也不会形成“魔岛”。

她们首先是确定固体物质会不会被溶解，通过一些研究，她们确定泰坦星上的甲烷、乙烷海洋已经饱和，至少不会很快溶解掉掉落的固体。

但是，液态甲烷、乙烷的表面张力非常小，而泰坦星大多数冷冻固体密度太大，表面张力太低，所以它们一旦进入海洋或湖泊，就会迅速下沉，而不会积累成小岛屿。

图：艺术家想象的泰坦星表面

剩下唯一的可能就是固体物质像是奶酪一样多孔，同时体积要足够大，那么在不容易溶解的情况下，它才有可能漂浮在泰坦星的海洋、湖泊中。

她们通过自己的模型表明，泰坦“魔岛”最有可能形成的原因是有机固体在海岸上拼合成更大的固体，然后从海岸脱离出来，并因为多孔结构而漂浮在甲烷、乙烷海洋中。

图：惠更斯号着陆器相机拍摄的泰坦表面

整个过程就像是地球上冰山的形成一样，只是泰坦的“有机冰山”会迅速下沉。

这篇文章的主要作者是毕业于中国科学技术大学的余馨婷，她现在是德克萨斯大学圣安东尼奥分校物理与天文学系的助理教授，她表示自己在读研究生的时候就已经知道“泰坦魔岛”的存在了，但她从未想过自己能够为理解它们做出贡献，现在自己做出发现感觉非常棒。

泰坦星©NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

最后

泰坦星的大气主要成分是氮气（约 95%）和甲烷（约 5%），两者分裂和循环产生的一些化合物会产生一种橙色烟雾，让整个星球无法直接从太空光看到地表。

不过，就像我们前面提到的，泰坦星拥有生命潜力，而且很可能和地球上的生命形式不同，这是因为那个世界的液体循环可能会创造一个宜居的环境。

如果在甲烷和乙烷海洋中诞生生命的话，那么任何生命都会和地球有很大的不同，是我们无法理解的部分。

另一方面，即便泰坦星的表面无法诞生生命，它的内部也有一片适合生命的场所，有许多证据都表明在它冰冷地面以下55至80公里处存在海洋——真的由液态水组成的海洋。

另外，泰坦星也有火山活动，但是它喷发出来的不是岩浆，而是液态水溶液，然后液态水在表面迅速冻结，所以泰坦星上的石头其实主要是由水冰组成的。

不管怎么样，“魔岛”只是泰坦有趣之处的一小部分而已，那个世界充满了未知和不同寻常。

报道原文：

https://phys.org/news/2024-01-titan-magic-islands-honeycombed-hydrocarbon.html

文献：

https://dx.doi.org/10.1029/2023GL106156