美國宣佈蜻蜓號太空船探測土衛六重大科學目標

在我們太陽系眾多衛星中，土星的土衛六（Titan）最為突出，它是唯一的一顆表面有大量大氣和液體的衛星。它甚至有一個像地球一樣的天氣系統，儘管它下的是甲烷而不是水。它也可能承載某種生命嗎？

美國太空總署的蜻蜓號（Dragonfly）任務將在2030年代中期把一部可以到處移動的旋翼機（rotorcraft）送到土衛六表面，這是探索土衛六表面的第一個任務。

7月19日，蜻蜓科學團隊發表「蜻蜓號可移動旋翼機登陸土衛六的科學目標」。包括：尋找化學生物特徵、調查土衛六活躍的甲烷循環、探索目前在土衛六大氣層及它表面是否會出現的益生菌（prebiotic）化學反應。

土衛六是地外天體探險的烏托邦，因為人類對它的表面實際發生的事情知之甚少。在卡西尼號（Cassini）任務從土星軌道探索土衛六期間回答的每個問題，卻產生了十個新問題。

儘管卡西尼號已經繞土星運行十三年，但土衛六上厚厚的甲烷大氣使它無法可靠地識別它的表面物質。雖然卡西尼號的雷達使到科學家能夠穿透大氣層，並識別出類似地球的形態結構，包括沙丘、湖泊和山脈，但數據無法揭露它們的組成。

事實上，在卡西尼號發射時，科學家不知道土衛六表面是甲烷和乙烷的全球液態海洋，還是水冰和固體有機物的固體表面。惠更斯號（Huygens）探測器於2005年降落在土衛六上，它的設計目的是可以漂浮在甲烷/乙烷海中，或者降落在堅硬的表面上。惠更斯號的科學實驗主要是土衛六的大氣，因為不確定它是否能在登陸後能夠倖存下來。

蜻蜓號將是第一個探索土衛六表面，並確定它含有大量有機物質表面的詳細成分任務。雖然科學家已經對土衛六地表局部尺度上發生的事情以及它的天氣系統如何運作做出預測，蜻蜓號的照片和測量結果將會告訴我們如何正確或者那些地方是錯了。

蜻蜓號科學團隊的主要興趣是將土衛六理解為一個複雜的類地世界，並試圖了解推動它進化的過程。這涉及從甲烷循環與地表和大氣的相互作用，到材料在整個地表的路徑以及與內部的潛在交換等各方面。

美國康奈爾大學（Cornell University）天文學家亞歷士·海斯（Alex Hayes）還在火星探測器任務的操作經驗領域貢獻重要的專業知識。從火星車中吸取的經驗和教訓，會轉移到土衛六的探索操作上。

海斯表示，蜻蜓號將在一個地點進行科學實驗和觀察，然後飛到一個新的地點。科學團隊需要根據之前位置的經驗來決定它下一步將做什麼，這正是火星車幾十年來一直在做的事情。

土衛六的低重力（大約是地球的七分之一）和厚厚的大氣層（密度是地球的四倍）使它成為飛行探測器的理想場所。它相對安靜的大氣，比地球更輕的風，使它變得更好。雖然科學團隊預計蜻蜓號飛行期間不會下雨，但海斯指出，目前還沒有人真正了解土衛六上的局部天氣模式。

土衛六許多科學問題都涉及益生菌化學，這是海斯非常感興趣的領域。許多在早期地球上形成的益生菌化合物也能夠在土衛六的大氣中形成，海斯渴望看到土衛六在益生菌化學的道路上到底可以走多遠。土衛六的大氣層可能是早期地球上發生的事情的一個很好的類比。

蜻蜓號對化學生物特徵的搜索也將是廣泛。除了總體上檢查土衛六的宜居性外，他們還將調查過去或現在的潛在化學生物特徵，從以水為基礎的生命，到可能使用液態碳氫化合物作為溶劑的生命，生存在這種湖泊、海洋或含水層中。

【圖：Johns Hopkins/APL；文：節譯自美國康奈爾大學2021年8月10日新聞公佈】研究全文刊登在2021年7月19日出版的《行星科學》期刊 標題是：Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander