科学家在土卫六发现的东西，出乎所有人意料

此前，科学家根据美国宇航局（NASA）卡西尼号任务的数据，提出土卫六冰层下隐藏着一片深海液态水。然而，当研究人员用计算机模型验证这一想法时，结果与数据中观察到的物理特征并不相符。通过更细致的重新分析，他们得出了新的、更“泥泞”的结论。这些结果可能促使科学家重新审视对其他冰质天体的假设，并改进在土卫六上寻找生命的方式。

华盛顿大学地球与空间科学助理教授巴蒂斯特·茹尔诺（Baptiste Journaux）表示：“它可能并非像地球这样的开阔海洋，而更像是北极海冰或含水层，这既会影响我们可能发现的生命类型，也会关系到营养物质、能量等的可获得性。”

这项研究于12月17日发表在《自然》（Nature）杂志上，由NASA牵头，茹尔诺及他实验室的华盛顿大学地球与空间科学研究生乌拉·琼斯（Ula Jones）参与了研究。

卡西尼号的遗产与土卫六的独特表面
卡西尼号于1997年发射，任务持续了近20年，收集了关于土星及其274颗卫星的大量信息。土卫六被朦胧的大气层包裹，是除地球外已知表面存在液态物质的唯一天体。由于温度低至约零下172摄氏度（零下297华氏度），这些液态物质是甲烷而非水——甲烷在土卫六上形成湖泊，甚至像雨一样从天而降。

当土卫六沿椭圆轨道绕土星运行时，科学家注意到，这颗卫星会根据其相对土星的位置发生拉伸和压缩。2008年，研究人员认为，这种明显的形变只有在土卫六地壳下存在巨大海洋时才会发生。

茹尔诺解释道：“形变程度取决于土卫六的内部结构。深海会让地壳在土星引力作用下更容易弯曲变形，但如果土卫六完全冻结，形变就不会这么大。卡西尼号任务数据的初步分析所检测到的形变可能与全球性海洋相符，但现在我们知道这并非全部情况。”

细微的时间滞后揭示泥泞的内部
新研究加入了早期研究未充分考虑的重要因素：时间。土卫六形状的变化比土星引力最强的拉力大约滞后15小时。移动浓稠、粘稠的物质比移动自由流动的液体需要更多能量，就像搅拌蜂蜜比搅拌水更费力。通过测量这种延迟，科学家可以估算土卫六形变时吸收的能量，从而了解其内部的厚度和粘稠度。

结果发现，土卫六内部的能量耗散量远大于假设存在全球性液态海洋时的预期。

NASA喷气推进实验室的博士后弗拉维奥·彼得里卡（Flavio Petricca）是该研究的主要作者，他说：“没人料到土卫六内部会有如此强烈的能量耗散。这一关键线索表明，土卫六的内部结构与之前分析推断的不同。”

基于这些发现，研究人员认为土卫六内部主要由泥泞物质构成，液态水的含量远低于之前的假设。这种泥泞物质足够浓稠，能解释对土星引力的延迟响应，同时又含有足够水分以允许土卫六改变形状。

无线电信号与极端物理支持该模型
彼得里卡通过分析卡西尼号航天器在近距离飞掠土卫六时传输的无线电波频率得出了这些结论。茹尔诺则利用热力学知识帮助解读结果。他的研究重点是水和矿物在高压下的行为，这对于理解其他行星环境是否可能支持生命至关重要。

茹尔诺说：“土卫六上的水层非常厚，压力极大，以至于水的物理性质发生了变化。这里的水和冰与地球上的海水表现不同。”

在华盛顿大学的行星低温矿物物理实验室，研究人员多年来一直在开发重现其他天体极端条件的方法。借助这项研究，茹尔诺为彼得里卡及其同事提供了描述土卫六深处水和冰预期行为的数据。

茹尔诺说：“我们可以根据华盛顿大学这里的实验，帮助他们确定应该预期看到什么样的引力信号。这非常有意义。”

泥泞层对土卫六生命探索的意义
琼斯说：“土卫六泥泞层的发现对太阳系外生命探索也有令人兴奋的启示。它扩大了我们认为可能宜居的环境范围。”

虽然广阔海洋的想法曾点燃人们对土卫六生命的乐观情绪，但研究人员认为更新后的图景实际上可能提高发现生命的几率。他们的分析表明，土卫六的淡水囊温度可能高达68华氏度（约20摄氏度）。在这些小体积水中，营养物质比在大型海洋中更集中，可能使简单生命形式更容易生存。

尽管科学家不期望在土卫六的泥泞通道中发现游动的鱼类，但那里发现的任何生命都可能类似于地球极地地区的生物。

茹尔诺也是NASA即将开展的“蜻蜓”号土卫六任务（计划于2028年发射）的成员。这项研究的发现将为该任务提供参考，茹尔诺希望未来的数据能提供生命存在的证据，并明确回答土卫六冰层下是否存在海洋。

该研究的合著者包括NASA的史蒂文·D·万斯（Steven D. Vance）、马齐亚·帕里西（Marzia Parisi）、达斯汀·布奇诺（Dustin Buccino）、盖尔·卡西欧利（Gael Cascioli）、朱莉·卡斯蒂略-罗赫斯（Julie Castillo-Rogez）、马克·潘宁（Mark Panning）和乔纳森·I·卢宁（Jonathan I. Lunine）；西南研究院的布林娜·G·唐尼（Brynna G. Downey）；南特大学的弗朗西斯·尼莫（Francis Nimmo）和加布里埃尔·托比（Gabriel Tobie）；博洛尼亚大学的安德里亚·马尼亚尼尼（Andrea Magnanini）；加州理工学院的阿米尔侯赛因·巴盖里（Amirhossein Bagheri）以及罗马萨皮恩扎大学的安东尼奥·热诺瓦（Antonio Genova）。

这项研究由NASA、瑞士国家科学基金会和意大利航天局资助。