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如果你身在土星的衛(wèi)星——“泰坦”，也能夠泛舟湖上。英國曼徹斯特大學(xué)高能物理學(xué)教授布萊恩·考克斯在紀(jì)錄片《行星》中模擬了這個(gè)場景，“你可以想象船只漂浮在湖上的情景，只不過湖里都是液態(tài)甲烷，而周邊的群山則由堅(jiān)如磐石的水冰構(gòu)成。”

土衛(wèi)六是環(huán)繞土星運(yùn)行的最大的衛(wèi)星，有一個(gè)遠(yuǎn)古世界主宰者的名字“泰坦”。更加令人著迷和好奇的是，土衛(wèi)六上擁有復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)。土衛(wèi)六是尋找生命的熱門天體，之前卡西尼號(hào)探測器在對土星10年的探測中，也對土星衛(wèi)星進(jìn)行了近距離飛掠，“泰坦”是其中的研究熱點(diǎn)。

“遇上了就掃兩眼”的模式已經(jīng)難以滿足人們對“泰坦”的好奇心。據(jù)《航天新聞》(Space News)報(bào)道，6月27日，美國國家航空航天局(NASA)宣布選定“蜻蜓”無人機(jī)探測器作為其“新邊疆”中級行星科學(xué)任務(wù)系列的探測器。“蜻蜓”定于2026年發(fā)射，2034年抵達(dá)“泰坦”，將在其表面飛行約175公里，以研究生命可能存在的“蛛絲馬跡”。計(jì)劃順利的話，“蜻蜓”在15年后將抵達(dá)“泰坦”。

科學(xué)家們似乎等不了那么久了，就在“蜻蜓”計(jì)劃發(fā)布幾天后，即7月3日，美國南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)發(fā)文宣布，他們開啟了“罐頭泰坦”(Titans in a jar)計(jì)劃，研究人員可以很快通過模擬“泰坦”環(huán)境來判斷它是不是生命的家園。

小“蜻蜓”扛起實(shí)地考查重任

雖然在漢語中有“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上頭”的詩句，賦予了蜻蜓秀麗、嬌小的特質(zhì)，但在英語語境中蜻蜓(dragonfly)堪比“飛龍”。

盡管“蜻蜓”不會(huì)成為人類第一次在地外天體上放飛的飛行器，明年NASA要先在火星放飛一個(gè)——但它的業(yè)務(wù)能力非常出色。業(yè)內(nèi)對于它的核動(dòng)力、長續(xù)航、自主飛行表示驚嘆，這些都為“蜻蜓”的戰(zhàn)斗力加分。

資料顯示，“蜻蜓”的大小與一輛火星車相當(dāng)，裝有8個(gè)旋翼。雖然按照設(shè)計(jì)，“蜻蜓”將能在2.7年的時(shí)間里在“泰坦”上飛行約175公里，還不夠從北京到雄安打一個(gè)來回，但對于嚴(yán)格限重的“蜻蜓”來說，攜帶燃料仍成為奢望。所以它的飛行并不是靠一箱油，而是利用一臺(tái)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器(RTG)來發(fā)電，并把電能儲(chǔ)存到蓄電池中，以供在飛行中和在開展其他任務(wù)活動(dòng)時(shí)使用。

從目前透露的數(shù)據(jù)看，“蜻蜓”重量450公斤，核電池充滿電以后，可以浮空2小時(shí)，飛行大約60公里。它將在“泰坦”表面飛飛停停，調(diào)動(dòng)攜帶的科學(xué)儀器對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并把獲得的圖像逐步傳輸回地球，供科學(xué)家分析。

自主飛行的能力意味著“蜻蜓”能夠自己判斷應(yīng)該在哪里著陸不會(huì)被吞噬、在哪里著陸不會(huì)傾翻……

依照計(jì)劃，“蜻蜓”將降落在“泰坦”赤道區(qū)域的沙丘地帶。在那里，它將從一處飛到另一處。其探索的核心區(qū)域是被稱為“塞爾克”(Selk)，直徑約80公里的一座環(huán)形山，那里被認(rèn)為具備生命所需的三大要素，即水、有機(jī)物和能量。“蜻蜓”的探查將為“情景再現(xiàn)”這三大關(guān)鍵要素集結(jié)在一起會(huì)發(fā)生什么帶來可信的實(shí)地情況和數(shù)據(jù)。例如，“蜻蜓”將用“真空吸塵器”系統(tǒng)來采集分析物質(zhì)，還會(huì)攜帶探測器內(nèi)分析儀器等。

在其他天體上有一些區(qū)域的地質(zhì)條件反應(yīng)了數(shù)十億甚至上百億年前的太陽系條件，將對早期地球的研究產(chǎn)生重要的參考作用。NASA“新邊疆”計(jì)劃首席科學(xué)家尼布爾在接受采訪時(shí)表示，“蜻蜓”也會(huì)前往其他位置探測，回答哪些條件與生命形成時(shí)的早期地球相像等問題。他表示，人們在地球上不能讓時(shí)間倒回過去，從而了解最終導(dǎo)致生命誕生的化學(xué)過程，但可以前往“泰坦”，以期能尋求那些問題的答案。

“罐頭”提前模擬“泰坦”大氣環(huán)境

“蜻蜓”抵達(dá)“泰坦”要等上漫長的15年，現(xiàn)在做什么呢?美國南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)應(yīng)景地發(fā)布了“罐頭泰坦”計(jì)劃——在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中復(fù)制“泰坦”上發(fā)生的事情。

類似的復(fù)制在十余年前曾在探索科學(xué)領(lǐng)域掀起一陣實(shí)驗(yàn)室熱潮?？ㄎ髂崽?hào)在對土星的探測過程中，也曾以1000公里左右的極低的距離飛掠“泰坦”。“卡西尼號(hào)像一個(gè)大瓶子來到‘泰坦’的大氣層中，以極快的速度捕捉到了‘泰坦’大氣，經(jīng)過等離子體譜儀進(jìn)行分析，大氣粒子在電磁場中偏轉(zhuǎn)，最終發(fā)現(xiàn)了高達(dá)幾萬道爾頓的復(fù)雜分子。”曾參與“泰坦”大氣數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)制定的中山大學(xué)教授崔峻回憶，“泰坦”上有大分子有機(jī)物的重大發(fā)現(xiàn)，讓不少研究者著力于對“泰坦”大氣的模擬。

如同幾十年前米勒進(jìn)行的模擬原始大氣條件的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家根據(jù)卡西尼號(hào)傳回來的大氣成分，在容器中模擬“泰坦”大氣，施加可能的自然條件看是否會(huì)形成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)。前者通過地球上可能的無機(jī)物混合物得到生命體擁有的4種氨基酸，后者依據(jù)人們對“泰坦”的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了模擬實(shí)驗(yàn)，也得到了一些大分子物質(zhì)。

崔峻說，美國南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)的研究與之前的模擬實(shí)驗(yàn)不同之處在于，它增加了對“泰坦”表面條件的考慮因素，此前的研究是模擬大氣。

“罐頭泰坦”的研究團(tuán)隊(duì)成員表示，他們將先引入水，讓它凍結(jié)成冰。隨后在這一層冰上覆蓋一層乙烷，持續(xù)降低溫度，讓乙烷像“泰坦”表面的湖泊一樣液化，然后再在容器中填充氮?dú)?。之后，再將不同的分子引入系統(tǒng)，例如模仿降雨或稍微提高溫度來“蒸干”湖泊，產(chǎn)生星球表面。

據(jù)介紹，研究項(xiàng)目中的“罐頭”是特別設(shè)計(jì)的，可以進(jìn)行多種最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，可以最逼真的模擬已知的“泰坦”的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)中也將加入質(zhì)子同步加速器和中子射線等技術(shù)增加實(shí)驗(yàn)條件。

探尋生命起源，尋找人類歸處

無論是“蜻蜓”的直抵現(xiàn)場，還是“罐頭”的隔空模擬，都盡顯人類著迷于生命起源的探尋。

在過往的研究中，“泰坦”給了人類莫大的希望。“認(rèn)識(shí)‘泰坦’讓人類的認(rèn)知有了兩個(gè)突破。”崔峻解釋，一方面人們普遍接受海洋孕育說和天外來客說，而“泰坦”給出了大氣可以產(chǎn)生有機(jī)物的第三種可能;另一方面，大有機(jī)分子通過離子-中性反應(yīng)形成的新可能性被證實(shí)，進(jìn)一步表明在人類的認(rèn)知范圍內(nèi)，電、核、磁、溫度等的變化受限，限制了人類對宇宙中的反應(yīng)條件的想象力。

比起有發(fā)現(xiàn)生命的可能甚至發(fā)現(xiàn)生命，“泰坦”的魅力還在于有能被改造的潛力。布萊恩·考克斯說：“人們在“泰坦”發(fā)現(xiàn)了類似氰化氫的分子，這是氨基酸的組成部分。還發(fā)現(xiàn)了乙烯基氰化物分子，化學(xué)家和生物學(xué)家們預(yù)測它們或許能形成某種細(xì)胞膜。‘泰坦’存在所有構(gòu)成生命的元素，如果將它加熱，會(huì)發(fā)生不同的故事。”

對話生命起源，是為了解決歸處的問題。我國“探月工程”首任首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士歐陽自遠(yuǎn)說，2005年NASA總結(jié)發(fā)展規(guī)劃認(rèn)為，發(fā)展空間站和航天飛機(jī)存在策略性偏差，應(yīng)轉(zhuǎn)而探測月球、火星和整個(gè)太陽系。深空探測可能給人類帶來另一個(gè)家園。

“從何處來、向何處去”這一哲學(xué)問題對于深空探測來講可能殊途同歸，即將奔向“泰坦”的“蜻蜓”將永遠(yuǎn)留在那里，就如同卡西尼號(hào)沒入土星的大氣層，或許未來人類得以宜居“泰坦”之后，才能與它重逢。