四川
在土星的眾多天然衛星中，土衛六（Titan）是最大的，它是已知的太陽系中唯一一顆擁有濃密大氣層的衛星，同時也是除地球之外唯一一顆在其表面廣泛存在液態物質的星球，只不過這些液態物質，并不是我們地球上的液態水，而是在大約零下179℃的極低溫度下呈液態的碳氫化合物（如甲烷、乙烷等）。
在過去的日子里，科學界普遍認為，盡管土衛六的表面溫度無法維持水以液態的形式存在，但在其地下深處，卻有大量的液態水，它們構成了一層巨大的液態水海洋。為什么這么說呢？
簡單來講，這是因為多項觀測顯示，土衛六含有大量水分（約占其總質量的40%至60%），這些水主要分布在外層，而內層則以巖石物質為主，呈現出明顯的分層結構，不過在其最外層的水并非液體，而是以厚厚的水冰形式存在。
重要的是，科學家還發現了一個特殊的現象，那就是土衛六在圍繞土星運行時，會受到來自土星的潮汐力的影響，表現出了明顯的周期性潮汐變形，并且其響應幅度遠超完全固體天體所應呈現的程度。
科學家據此認為，土衛六外層的冰殼與內部巖石核心之間并非緊密相連，在兩者之間，應該存在著一層厚厚的液態水海洋，它起到了類似“潤滑劑”的作用。
那維持液態水的熱量從何而來呢？一個合理的解釋就是，土衛六的潮汐變形會讓其內部物質因為摩擦生熱，另一方面，其核心的放射性物質在衰變時也會釋放可觀的熱量。
可以看到，這種“地下海洋模型”能夠合理地解釋土衛六冰殼的潮汐變形，也正因為如此，它在過去的日子里得到了科學界的普遍認同。
但現在，這種模型遭到了挑戰，在一項近日發表在《自然》雜志的新研究中，科學家表示，我們可能錯了，土衛六可能并不是之前認為的那樣擁有巨大的地下海洋。
據了解，此次研究仔細分析了“卡西尼號”（Cassini）探測器多年以來的無線電跟蹤和重力場數據，并利用改進的技術提升了數據精度。
結果發現，在土衛六潮汐形變的過程中，其形變響應并沒有跟上潮汐力的“節奏”，而是有一個大約15個小時的滯后。
什么意思呢？簡單來講就是，土衛六圍繞土星的軌道是橢圓的，它與土星的距離會時近時遠，如此一來，來自土星的潮汐力也會時大時小，當其達到峰值時，土衛六的形變卻沒有迅速達到最大，而是拖延了15個小時才完成。
需要知道的是，土衛六的公轉周期也就是大約16天，這就意味著，15個小時的時間差，就表明了在它的內部，存在著一種巨大的潮汐耗散機制在起作用，但如果土衛六真的像之前認為的那樣擁有巨大的地下海洋，這種機制就不應該存在。
所以能解釋這種高達15小時滯后現象的，就應該是一種更高黏度的物質。這就好比是一杯水和一杯蜂蜜，你晃動杯子，水幾乎瞬間就會跟著晃動，而粘稠的蜂蜜的響應時間則會比水更慢。
具體是什么物質呢？此次研究給出的答案是：在土衛六的內部，我們之前認為的那個地下海洋應該不存在，實際上，那里的物質應該是由在高壓下形成的冰層、冰晶和分布在其中的液態水組成的混合物質層。
（上圖為此次研究給出的新模型，其中淺綠色、淺藍色和淺紫色分別代表冰III、冰V和冰VI，紫紅色代表液態水）
根據理論模型的模擬，這種固液混合的物質層，其內部晶體之間的摩擦以及流體在孔隙間流動的阻力，會在整體上形成一種巨大的潮汐耗散機制，如此一來，就非常合理地解釋了那15個小時的時間差。
(上圖展示了土衛六在“擁有地下海洋”、“完全凍結”以及“混合物質層”這三種情況下的潮汐變形，只有“混合物質層”才最符合實際情況)
那么問題就來了，我們曾樂觀地認為，在土衛六的地下海洋中有可能存在生命，如果說沒有地下海洋，那是不是希望就落空了呢？
對于這個問題，科學家表示，土衛六不存在地下海洋，并不代表我們失去了在那里找到生命的希望，與之相反，由于在其內部的混合物質層里，液態水被分割在更小的水體之中，所以營養物質的濃度會比在之前認為的地下海洋中更高，這可能更有利于簡單生物的生存。
當然了，這也只能說是一種合理的推測，具體情況如何，還有待進一步的探索。
參考資料：Titan’s strong tidal dissipation precludes a subsurface ocean，Nature 648, 556–561 (2025). doi.org/10.1038/s41586-025-09818-x
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