原標題：一個全新的世界：天文學家繪製了土衛六的第一張全球地圖

在這張NASA卡西尼號探測器拍攝的圖像中，陽光照射到土衛六北極附近的液態甲烷湖泊上，並反射了回來。

圖片來源：NASA /加州理工學院-噴氣推進實驗室/亞利桑那州立大學/愛達荷大學（University of Idaho）

利用美國航空航天局（NASA）卡西尼號土星探測任務的數據，天文學家首次繪製了土衛六（Titan，又稱“泰坦”）的全球地質圖，揭示了土星這顆最大衛星的地形多樣性，包含了沙丘、湖泊、山脈、平原、隕石坑以及其他多種地形地貌。

除了地球之外，土衛六是我們太陽系中唯一已知的表面存在穩定液體的行星體（planetary body，太陽系中所有地質情況與行星相同或相似的二級星體，包括行星、矮行星或質量與行星相當的衛星）。與地球上形成湖泊和海洋的情況不同，土衛六上降下的不是來自雲層的液態雨水，而是液態的甲烷和乙烷，這兩種碳氫化合物在地球上通常以氣體形式存在，但在土衛六寒冷嚴酷的氣候下卻變成了液體。

行星地質學家羅莎莉•洛佩斯（Rosaly Lopes）說：“土衛六的水文循環（hydrologic cycle）以甲烷爲基礎，性質非常活躍，在土衛六上形成了一個複雜的地質景觀，使這顆衛星成爲了太陽系中表面地質多樣性最爲突出的星體之一。土衛六有着像地球一樣的大氣層；它有風、有雨，還有山。這是一個非常有趣的世界，也是在太陽系中尋找地外生命的絕佳位置之一。”洛佩斯是繪製土衛六地圖新研究的主要作者，就職於加利福尼亞州帕薩迪納市的NASA噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）。

“儘管在物質材料、溫度和重力場方面，地球與土衛六之間都有所不同，但這兩個星球的表面特徵卻擁有諸多相似之處，可以解釋爲同類型地質過程的產物。土衛六的全球地圖顯示，在整顆星球的範圍內，不同的地質地形具有清晰的緯度分佈，並且，某些地形在土衛六上的覆蓋範圍遠比其他地形要多得多。”

土衛六的第一張全球地質圖，圖上標出了一些已經命名的表面地質特徵，數據來源於NASA卡西尼號任務的雷達圖像和可見光圖像。卡西尼號於2004年至2017年圍繞土星飛行。

圖片來源：NASA /加州理工學院-噴氣推進實驗室/亞利桑那州立大學

這張全球地圖顯示，土衛六表面幾乎有三分之二的區域是平坦的平原；17％被風塑造的沙丘所覆蓋，大部分位於赤道附近；有大約14％的區域被歸類爲“丘陵地帶”（hummocky），即丘陵或山區；還有大約1.5％被稱爲“迷宮”地帶，佈滿了被雨水和風化蝕刻的山谷；令人驚訝的是，土衛六表面的隕石坑非常少，表明這顆衛星的“面龐”還相當年輕。

洛佩斯和她的團隊，包括噴氣推進實驗室的邁克爾•馬拉斯卡（Michael Malaska），與她的行星地質學家同事、來自位於坦佩的亞利桑那州立大學（Arizona State University）地球與太空探索學院的大衛•威廉姆斯（David Williams）合作完成了這項研究。他們的相關發現（包括土衛六地質地形的相對年齡）於11月18日發表在《自然•天文學》（Nature Astronomy）雜誌上。

2004年至2017年，NASA的卡西尼號土星探測器在圍繞土星運行期間，飛越了120顆大小與水星相當的衛星，收集了大量有關土星這顆氣態巨行星（gas giant）及其衛星的寶貴數據。在飛掠土衛六表面的100多次經歷中，卡西尼號讓研究人員能夠透過它濃厚的大氣瞥見這顆衛星的真容，觀察到表面地形地貌的諸多細節。

彩色球形的土衛六正從土星及其環前經過，NASA的卡西尼號探測器在2011年拍攝了這張真彩色照片。

圖片來源：NASA /加州理工學院-噴氣推進實驗室/空間科學研究所（Space Science Institute）

在這次的研究中，洛佩斯團隊使用的正是卡西尼號的數據，更確切地說，是來自卡西尼號雷達成像儀（radar imager）的數據，雷達成像儀在飛行期間穿過了土衛六富含氮氣和甲烷的不透明大氣環境。此外，該團隊還使用了卡西尼號的可見光和紅外光儀器探測的數據，這些儀器能穿透甲烷迷霧，捕獲土衛六表面一些範圍較大較明顯的地質特徵。

“這項研究是一個結合數據集和工具使用的絕佳範例，”洛佩斯說道，“儘管我們沒有使用合成孔徑雷達（synthetic aperture radar，SAR）進行全球覆蓋，但我們使用了來自其他儀器和雷達的其他數據模式，對不同地形單元的特徵進行關聯，因此即使是那些沒有被SAR覆蓋的區域，我們也可以推斷出它們的地形地貌。”

威廉姆斯與噴氣推進實驗室團隊合作，首先使用雷達圖像，然後將這些單元圖像外推到雷達未能覆蓋的區域，從而確認出土衛六上有哪些地質單元的地形地貌是可以確定的。爲此，威廉姆斯積累了足夠的經驗：藉助NASA麥哲倫號金星軌道探測器（Magellan Venus）的雷達圖像，以及他此前繪製的土衛六部分區域地質圖。

“卡西尼號飛行任務揭示了一個重要的事實，那就是土衛六是一個地質上非常活躍的世界，甲烷和乙烷等碳氫化合物在土衛六上承擔着水在地球上的作用，”威廉姆斯說，“這些液態的碳氫化合物降落在土衛六表面，流動形成小溪與河流，累積形成湖泊與海洋，還會蒸發回到大氣之中。這是一個多麼令人震驚的世界啊！”

除了土衛六之外，天文學家已經爲許多其他衛星和行星繪製了地質圖，包括我們的月球、火星和水星。紐約布法羅大學（University at Buffalo）的行星地質學家特雷西•格雷格（Tracy Gregg）表示，這種地質圖是“一種非常強大的工具”，將使科學家能夠回答有關土衛六的許多關鍵問題。“其中之二就是：土衛六經歷了哪些季節性的變化？土衛六內部的熱量可能會導致什麼樣的變化？”格雷格說道。

比如說，土衛六的大部分湖泊都位於北極附近，科學家認爲這是因爲土星繞太陽的橢圓軌道使土衛六北半球經歷的夏季比南半球更長，而夏季又是液態甲烷和乙烷降落並聚集於地面的季節。

NASA計劃在2026年發射“蜻蜓”（Dragonfly）任務，並讓這架大型無人機在2034年抵達土衛六。“蜻蜓”將進行多次飛行，對土衛六上的多個不同地點進行研究。但目前爲止，還沒有機構計劃將更多的軌道飛行器送往土星或它的衛星，因此在可預見的將來，這張地質圖很可能仍是我們對土衛六的最佳全球視圖。

卡西尼－惠更斯號（Cassini-Huygens）飛行任務是NASA、歐洲空間局（European Space Agency，ESA）和意大利航天局（Italian Space Agency）的合作項目。NASA的噴氣推進實驗室行政上從屬於帕薩迪納市的加州理工學院（Caltech），負責管理NASA在華盛頓科學任務理事會（Science Mission Directorate）的研究任務。噴氣推進實驗室設計、開發並組裝了卡西尼號軌道飛行器，雷達儀由噴氣推進實驗室和意大利航天局製造，由來自美國和幾個歐洲國家的團隊成員一同負責。

參考來源：

[1] https://www.nasa.gov/feature/jpl/the-first-global-geologic-map-of-titan-completed

[2] https://www.nature.com/articles/d41586-019-03539-8

[3] https://www.nature.com/articles/s41550-019-0917-6

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_body

[5] https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/in-depth/

[6] https://solarsystem.nasa.gov/cassini

[7] https://www.nature.com/articles/d41586-019-02027-3