土衛六，和地球如此相似

2004年平安夜那天，在距離我們12億公里之外，歐洲太空總署（ESA）的惠更斯號探測器脫離了共同航行七年的卡西尼號太空船，獨自落入土衛六「泰坦」（Titan）的濃密大氣裡。2005年1月14日，在眾多天文學家的歡呼聲中，惠更斯號傳回了成功降落的訊息。這是除了月球之外，人類的儀器首度登上衛星。土衛六是浩瀚太陽系中目前所知唯一具有濃密大氣的衛星，自從1655年3月25日荷蘭天文學家惠更斯（Christiaan Huygens）發現它後，其神秘的面貌便一直隱蔽在濃厚的大氣底下。終於在350年後的今天，我們已經可以靠近點仔細瞧瞧了。
在惠更斯號墜入大氣的過程，直到距地表約20公里高處，才脫離由有機分子形成的霧霾層（haze）。這是之前觀測所發現，存在大氣上方的一層霧狀構造。由惠更斯號的偵測，發現其厚度竟向下延伸達200公里之多。也就在約20公里高處，惠更斯號所負載的氣相層析質譜分析儀（GCMS）偵測到甲烷濃度突然提高，研究人員據此研判大氣中有「甲烷雲」存在，甲烷雲是因甲烷凝結在碳水化合物微粒上而形成。隨著逐漸降落，惠更斯號也拍攝了地表的照片，照片中可見許多樹枝狀分佈的彎曲溝渠，由較明亮的高處向低處蜿蜒，簡直就像地球上河流的航照圖。當惠更斯號降落地表，藉探測器底部的阻力鑽測計（penetrometer）測量撞擊的力量及阻力，發現降落處的地質就像潮濕的沙地。接著，在降落後的三分鐘內，惠更斯號還量測到甲烷濃度提高了30%，很可能是惠更斯號底部的高溫，造成周遭液態碳水化合物蒸發所致。

另一方面，不同於惠更斯號的直接降落觀測，卡西尼號一直持續著它環繞土星系統的旅程，並且在多次近距離靠近土衛六時，拍攝到許多更為全面的景觀。在2005年3月10日的《自然》中，卡西尼研究團隊分析了多幅由科學成像次系統（ISS）所拍攝的影像，ISS運用不易為甲烷吸收的紅外線觀測，因此得以一窺土衛六面貌。除了目前不受陽光照射的北極地區以外，ISS得到的反照率分佈圖幾乎涵蓋了整個土衛六地表，可供分析較細微的構造及大氣的分層結構。
研究人員研判，ISS影像中反照率的不同，是由沉澱物質所造成，例如陰暗處表示有較多碳水化合物堆積，而明亮處則主要為水冰。陰暗處可能是甲烷雨的沖刷，使碳水化合物逐漸堆積在凹陷的區域，而惠更斯號在降落處的觀測情形，也證實了較陰暗處地勢較低的看法。

在ISS影像中，也可以看出彎曲的河道構造。而有些呈筆直延伸的大尺度暗線，可能是如斷層般的地質現象。此外還有幾個隕石坑般的構造，雖然大氣可以阻擋隕石撞擊，但以土衛六形成的歷史看來，在地表上看到的隕石坑數量還是太少，可見它曾經歷過風蝕、河水侵蝕搬運或火山等地質作用而使地貌重塑。在極區與赤道區，地貌則有明顯的差異，可能是季節變換下日積月累的結果。例如，在高緯度地區，河流較寬、較深且長，可能是因為極區降雨較多的關係（南極上空有較多的雲層）。
ISS也針對土衛六的大氣結構做了詳盡的分析。土衛六的雲主要分佈在南極上空，在卡西尼號不同時間的觀測中，這些雲呈現出不同的形態，顯示有積雲對流的現象；其次是中緯度地區的雲，有些呈東西方向拉長，數量較少，但在短時間內即有明顯的變化，由此測量低層大氣的風速，發現風是由西向東吹，且在南緯約38度的風速最高，大約是每秒34公尺，相當於地球上的12級風（颶風），比土衛六本身的自轉速度還快，首度證實了土衛六對流層的超迴轉現象（super-rotation）。

儘管有許多推論都認為土衛六表面的確存在液態物質，然而，在這許多發現中，始終沒有直接的證據可以證實。在反照率的分佈圖中，也沒有出現液態物質應會有的較強反射。不過，我們對土衛六的探索才剛開始，卡西尼號在接下來三年多的航程中，還有41次靠近土衛六的機會，期望能解開更多的謎團。除此之外，卡西尼號也持續觀察土星與其他衛星，許多未曾見過的景象正陸續一一呈現在你我眼前。

關於卡西尼號的最新訊息可參見網頁

www.nasa.gov/mission-pages/cassini/main/index.html。
【本文出自科學人2005年4月號】