母行星:土星
軌道周期:15.945天
半徑:地球半徑的40.4%
質(zhì)量:地球質(zhì)量的2.25%
可居性指數(shù):0.64
泰坦是土星的衛(wèi)星(土衛(wèi))中最大的一顆,也是已知有稠密大氣層的唯一天然衛(wèi)星。泰坦是土星的第6顆橢圓體型衛(wèi)星,而且它經(jīng)常被描述為一顆類行星衛(wèi)星。泰坦的直徑比月球大50%,質(zhì)量比月球大80%。泰坦是太陽(yáng)系中第2大的衛(wèi)星,個(gè)頭僅次于木星的衛(wèi)星加尼美得,而且泰坦比最小的行星——水星的個(gè)頭還大,但只有水星質(zhì)量的40%。泰坦在1655年被荷蘭天文學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn),它是第一顆已知的土衛(wèi),是行星的衛(wèi)星中已知的第六顆。
泰坦主要由水冰和巖石材料構(gòu)成。與太空探測(cè)時(shí)代開(kāi)始之前的金星一樣,泰坦的不透明大氣層也阻礙了科學(xué)家對(duì)這顆土衛(wèi)的了解。這一狀況持續(xù)到2004年才結(jié)束。當(dāng)時(shí),美國(guó)宇航局和歐洲空間局合作的“卡西尼-惠更斯”飛行器抵達(dá)泰坦,新的探測(cè)信息不斷堆積,包括發(fā)現(xiàn)了泰坦極地的液態(tài)碳?xì)浠衔锖?。在地質(zhì)上依然年輕的泰坦表面基本光滑,隕擊坑很少,但也發(fā)現(xiàn)了山脈和多座可能的冷火山。
泰坦的大氣層主要由氮組成,大氣中的次要成分形成甲烷-乙烷云和富含氮的有機(jī)霧霾。包括風(fēng)和雨的氣候,形成了泰坦表面類似于地球的地貌,例如沙丘、河流、湖泊、海洋(很可能由液態(tài)甲烷和乙烷構(gòu)成)和三角洲。泰坦的氣候也像地球的那樣,被季節(jié)性天氣模式主導(dǎo)。由于表面和地下的液體,以及濃密的大氣層,泰坦的甲烷循環(huán)與地球的水循環(huán)有相當(dāng)?shù)目杀刃?,只不過(guò)前者的溫度低得多。
泰坦被認(rèn)為是一個(gè)富含復(fù)雜有機(jī)化合物,因而就算沒(méi)有生命也會(huì)促進(jìn)生命出現(xiàn)的環(huán)境。可能存在的泰坦地下海洋,則直接充當(dāng)催化生命、甚至有可能存在生命的環(huán)境。雖然“卡西尼-惠更斯”任務(wù)并未配備能探察生物指征或復(fù)雜有機(jī)化合物的設(shè)備,但它依然證明了泰坦表面環(huán)境與原始地球頗有些相似??茖W(xué)家猜測(cè),目前的泰坦大氣層與早期地球大氣層的成分類似,只是泰坦大氣層中缺乏水蒸氣。多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明,向類似于泰坦大氣層的混合氣體添加紫外輻射,能產(chǎn)生復(fù)雜分子和像索林(發(fā)現(xiàn)于星際空間的黏性固體物質(zhì))之類的聚合物??茖W(xué)家2010年10月報(bào)告說(shuō),當(dāng)施加能源給類似泰坦大氣的混合氣體時(shí),生成了5種堿基(DNA和RNA的組成成分)及其他許多種化合物,其中包括蛋白質(zhì)的構(gòu)建單元——氨基酸。美國(guó)宇航局2013年4月3日?qǐng)?bào)告說(shuō),通過(guò)模擬泰坦大氣,推測(cè)泰坦表面可能存在復(fù)雜有機(jī)化合物。
實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果讓一些科學(xué)家相信,泰坦表面和地下存在足夠多的有機(jī)材料,因而能啟動(dòng)類似于地球生命起源那樣的化學(xué)進(jìn)化過(guò)程。雖然泰坦表面缺乏水,但多種理論推測(cè),含水天體對(duì)泰坦的撞擊會(huì)把水帶給泰坦(地球水最初也可能就是這么來(lái)的),這些水以泰坦地下海洋的形式被保存。還有理論指出,泰坦地下200千米可能存在液態(tài)氨的海洋。就算在這樣的海洋里,依然可能存在生命。泰坦內(nèi)核及上層之間的熱傳導(dǎo),對(duì)于維持地下海洋中的生命來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。探察泰坦生命取決于生命效應(yīng),例如,可以檢測(cè)泰坦大氣中的甲烷和氮是否源于生物來(lái)源。
泰坦擁有地下海洋
有科學(xué)家提出,就像地球生物可以居住在水中一樣,泰坦表面的液態(tài)甲烷湖泊里也可能存在生命。這些生物吸入的是氫而不是氧,用乙炔而不是葡萄糖代謝氫,呼出甲烷而不是二氧化碳。盡管地球生物都以液態(tài)水作溶劑,泰坦生命卻可能以液態(tài)碳?xì)浠衔镒魅軇?,例如甲烷和乙烷。相?duì)于甲烷而言,水是更強(qiáng)的溶劑。然而,水的化學(xué)反應(yīng)性更強(qiáng),能通過(guò)水解作用分解有機(jī)大分子。而以碳?xì)浠衔镒魅軇┑纳问剑瑒t不會(huì)面臨這種生物分子被摧毀的風(fēng)險(xiǎn)。
不過(guò),美國(guó)宇航局2010年在一篇新聞稿中說(shuō):“迄今為止,以甲烷為基礎(chǔ)的生命形式依然只是猜想??茖W(xué)家尚未能在任何地方探察到這樣的生命。但一些科學(xué)家相信,探測(cè)到的化學(xué)指征支持這樣一個(gè)論點(diǎn):泰坦表面存在奇異的原始生命形式,或者生命的前驅(qū)形式。”
有科學(xué)家猜測(cè),大型小行星或彗星撞擊地球,攜帶微生物的地表巖石可能被撞出。它們逃離地球引力,把生命帶到宇宙中別的地方,其中包括泰坦。在遙遠(yuǎn)的將來(lái),泰坦的環(huán)境條件將比現(xiàn)在宜居得多。50億年后,太陽(yáng)將變成一顆紅巨星,表面溫度大大上升,足以讓泰坦表面存在液態(tài)水。隨著太陽(yáng)的紫外線輸出下降,泰坦大氣上層霧靄將消失,對(duì)泰坦表面的反溫室效應(yīng)會(huì)減弱,大氣中的甲烷會(huì)發(fā)揮更好的溫室效應(yīng),從而促進(jìn)泰坦表面升溫,不再寒冷。這些有利條件,將會(huì)讓泰坦的宜居環(huán)境持續(xù)好幾百萬(wàn)年,足夠演化出生命。不過(guò),泰坦上的氨,會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程變慢。