在土星的眾多天然衛(wèi)星中，土衛(wèi)六（Titan）是最大的，它是已知的太陽(yáng)系中唯一一顆擁有濃密大氣層的衛(wèi)星，同時(shí)也是除地球之外唯一一顆在其表面廣泛存在液態(tài)物質(zhì)的星球，只不過(guò)這些液態(tài)物質(zhì)，并不是我們地球上的液態(tài)水，而是在大約零下179℃的極低溫度下呈液態(tài)的碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄椤⒁彝榈龋?/p>

在過(guò)去的日子里，科學(xué)界普遍認(rèn)為，盡管土衛(wèi)六的表面溫度無(wú)法維持水以液態(tài)的形式存在，但在其地下深處，卻有大量的液態(tài)水，它們構(gòu)成了一層巨大的液態(tài)水海洋。為什么這么說(shuō)呢？

簡(jiǎn)單來(lái)講，這是因?yàn)槎囗?xiàng)觀測(cè)顯示，土衛(wèi)六含有大量水分（約占其總質(zhì)量的40%至60%），這些水主要分布在外層，而內(nèi)層則以巖石物質(zhì)為主，呈現(xiàn)出明顯的分層結(jié)構(gòu)，不過(guò)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(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊的現(xiàn)象，那就是土衛(wèi)六在圍繞土星運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到來(lái)自土星的潮汐力的影響，表現(xiàn)出了明顯的周期性潮汐變形，并且其響應(yīng)幅度遠(yuǎn)超完全固體天體所應(yīng)呈現(xiàn)的程度。

科學(xué)家據(jù)此認(rèn)為，土衛(wèi)六外層的冰殼與內(nèi)部巖石核心之間并非緊密相連，在兩者之間，應(yīng)該存在著一層厚厚的液態(tài)水海洋，它起到了類(lèi)似“潤(rùn)滑劑”的作用。

那維持液態(tài)水的熱量從何而來(lái)呢？一個(gè)合理的解釋就是，土衛(wèi)六的潮汐變形會(huì)讓其內(nèi)部物質(zhì)因?yàn)槟Σ辽鸁?，另一方面，其核心的放射性物質(zhì)在衰變時(shí)也會(huì)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(wèi)六冰殼的潮汐變形，也正因?yàn)槿绱?，它在過(guò)去的日子里得到了科學(xué)界的普遍認(rèn)同。

但現(xiàn)在，這種模型遭到了挑戰(zhàn)，在一項(xiàng)近日發(fā)表在《自然》雜志的新研究中，科學(xué)家表示，我們可能錯(cuò)了，土衛(wèi)六可能并不是之前認(rèn)為的那樣擁有巨大的地下海洋。

據(jù)了解，此次研究仔細(xì)分析了“卡西尼號(hào)”（Cassini）探測(cè)器多年以來(lái)的無(wú)線電跟蹤和重力場(chǎng)數(shù)據(jù)，并利用改進(jìn)的技術(shù)提升了數(shù)據(jù)精度。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在土衛(wèi)六潮汐形變的過(guò)程中，其形變響應(yīng)并沒(méi)有跟上潮汐力的“節(jié)奏”，而是有一個(gè)大約15個(gè)小時(shí)的滯后。

什么意思呢？簡(jiǎn)單來(lái)講就是，土衛(wèi)六圍繞土星的軌道是橢圓的，它與土星的距離會(huì)時(shí)近時(shí)遠(yuǎn)，如此一來(lái)，來(lái)自土星的潮汐力也會(huì)時(shí)大時(shí)小，當(dāng)其達(dá)到峰值時(shí)，土衛(wèi)六的形變卻沒(méi)有迅速達(dá)到最大，而是拖延了15個(gè)小時(shí)才完成。

需要知道的是，土衛(wèi)六的公轉(zhuǎn)周期也就是大約16天，這就意味著，15個(gè)小時(shí)的時(shí)間差，就表明了在它的內(nèi)部，存在著一種巨大的潮汐耗散機(jī)制在起作用，但如果土衛(wèi)六真的像之前認(rèn)為的那樣擁有巨大的地下海洋，這種機(jī)制就不應(yīng)該存在。

所以能解釋這種高達(dá)15小時(shí)滯后現(xiàn)象的，就應(yīng)該是一種更高黏度的物質(zhì)。這就好比是一杯水和一杯蜂蜜，你晃動(dòng)杯子，水幾乎瞬間就會(huì)跟著晃動(dòng)，而粘稠的蜂蜜的響應(yīng)時(shí)間則會(huì)比水更慢。

具體是什么物質(zhì)呢？此次研究給出的答案是：在土衛(wèi)六的內(nèi)部，我們之前認(rèn)為的那個(gè)地下海洋應(yīng)該不存在，實(shí)際上，那里的物質(zhì)應(yīng)該是由在高壓下形成的冰層、冰晶和分布在其中的液態(tài)水組成的混合物質(zhì)層。

（上圖為此次研究給出的新模型，其中淺綠色、淺藍(lán)色和淺紫色分別代表冰III、冰V和冰VI，紫紅色代表液態(tài)水）

根據(jù)理論模型的模擬，這種固液混合的物質(zhì)層，其內(nèi)部晶體之間的摩擦以及流體在孔隙間流動(dòng)的阻力，會(huì)在整體上形成一種巨大的潮汐耗散機(jī)制，如此一來(lái)，就非常合理地解釋了那15個(gè)小時(shí)的時(shí)間差。

(上圖展示了土衛(wèi)六在“擁有地下海洋”、“完全凍結(jié)”以及“混合物質(zhì)層”這三種情況下的潮汐變形，只有“混合物質(zhì)層”才最符合實(shí)際情況)

那么問(wèn)題就來(lái)了，我們?cè)鴺?lè)觀地認(rèn)為，在土衛(wèi)六的地下海洋中有可能存在生命，如果說(shuō)沒(méi)有地下海洋，那是不是希望就落空了呢？

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家表示，土衛(wèi)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(nèi)部的混合物質(zhì)層里，液態(tài)水被分割在更小的水體之中，所以營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度會(huì)比在之前認(rèn)為的地下海洋中更高，這可能更有利于簡(jiǎn)單生物的生存。

當(dāng)然了，這也只能說(shuō)是一種合理的推測(cè)，具體情況如何，還有待進(jìn)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