13年前,卡西尼-惠更斯号宇宙飞船在环绕土星运行时,还没有完成第一次任务,当时飞船上的一组望远镜观测到一个未知的紫外线信号。不过,这些有趣的数据是最近才被检查出来的,一个国际研究小组现在怀疑这可能表明土星第二大卫星土卫五(Rhea)上存在联氨(N2H4,又称肼)。
来自英国、台湾、印度和美国的科学家参与了这项研究,他们利用了UVIS提供的光谱数据,UVIS是一个望远镜庞然大物,看上去有点像一个侧翻的冰箱。(UVIS在技术上比冰箱复杂得多,年,当飞船坠落到土星的大气层时,它与卡西尼号的其他部分一起被摧毁。)在年和年,卡西尼号在飞越土卫五的过程中收集到的数据表明,一个不明光谱信号来自冰冷的卫星。换句话说,土卫五(Rhea)上的某些物质吸收了紫外线,研究小组试图找出是什么分子造成的。他们的发现发表在今天的《科学进步》杂志上。
“在土星系统(Rhea)中可能检测到一水合肼,意义重大,因为它可能表明土星冰冷卫星的冰层中存在氨。”该论文的主要作者、英国开放大学天体物理学家马克·埃洛维茨在一封电子邮件中说,“氨很重要,因为它可以降低水-冰混合物的冰点,从而增加了土星一些结冰卫星内部存在地下海洋的可能性。”
图注:土星环前看到的土卫五(Rhea),左为土卫四(Dione)卫星,右为土卫二(Enceladus)卫星。
最近的研究成果来源于埃洛维茨的论文,该论文还研究了土星82多颗卫星中的另一颗卫星土卫四(Dione)的反射光谱,不过这一分析并未包含在最近的论文中。值得注意的是,卡西尼号使用联氨燃料推动它穿越太空,这意味着飞船有可能探测到自己的废气。不过,研究小组认为这种情况并没有发生,因为飞过的土卫五(Rhea)航天器并不是由联氨推进器提供动力,而联氨推进器当时并没有点火。
虽然联氨似乎是吸收带的罪魁祸首,另一种非主流解释是含氯化合物。联氨更有意义,因为从化学角度来说,联氨比氯更容易产生,“这说明土卫五(Rhea)有一个内部海洋,”埃洛维茨说。
在这两种情况下,都有证据表明太阳系外部正在发生一些严重的有机化学反应。一些天体生物学家认为,土星的两颗卫星土卫二和土卫六(泰坦星)甚至可能含有外星生命。
印度艾哈迈达巴德物理研究实验室的天体化学家巴拉穆鲁根·西瓦拉曼(BhalamuruganSivaraman)是这篇论文的合著者,他在电子邮件中说:“联氨的存在表明,在制造复杂分子,特别是生命起源所需的生物分子的前体时,冰冷卫星的表面起着化学工厂的作用。”
虽然在土卫五(Rhea)上发现了吸收带,但研究小组不确定引起这种现象的原因是否是卫星本身。就在弯道周围是土卫六(泰坦星),土卫六(泰坦星)是迄今为止土星最大的卫星,也是我们太阳系中唯一一个拥有丰富大气层的卫星。研究小组认为,如果肼不是由土卫六(泰坦星)上的氨和水冰之间的化学反应产生的,它可能会从土卫六富含氮的大气层中喷发出来,降落在较小的卫星上。
加利福尼亚理工学院的天体化学家奥利维亚·哈珀·威尔金斯(OliviaHarperWilkins)对此表示:“联氨在被转移到土卫五(Rhea)之前可能在土卫六(泰坦星)的大气层中形成的想法,很好地提醒我们,行星系中的单个天体和它们之前的年轻恒星天体并不是孤立存在的。”
奥利维亚·哈珀·威尔金斯(OliviaHarperWilkins)在一封电子邮件中说:“我很好奇,看看美国宇航局计划中的蜻蜓任务是否能让我们更好地了解肼是否能起源于土卫六(泰坦星),如果是,联氨(N2H4,又称肼)(或其他分子)是否能被输送到土星的其他卫星。”
事实上,即将到来的任务必将加深我们对外太阳系的理解。不幸的是,我们将不得不等到年美国宇航局(NASA)蜻蜓任务的土卫六(泰坦星)之旅,这将有希望回答这些问题,并肯定会提出了很多新的问题。