原本毫不起眼的土衛二，如今成了萬眾矚目的明星。卡西尼探測飛船發回的數據暗示，這顆衛星南極的冰蓋之下，可能擁有一大片液態水構成的海洋。地下水透過冰裂縫噴湧而出，形成了壯觀的「噴泉」——同時噴出的，還有生命必需的有機化合物。這顆直徑僅500千米的小衛星，會是太陽系中生命的又一個家園嗎？

大約25年前，當旅行者2號（Voyager 2）探測器飛過土星及其衛星系統的時候，它距離土衛二「恩克拉多斯」（Enceladus）90,000千米。在持續僅幾個小時的飛掠過程中，旅行者2號上的照相機向地球發回了少量照片，但正是這些為數不多的照片讓行星科學家們困惑了許多年。即使土星衛星變化多端並無標準可言，土衛二也是其中最為特殊的一個：由冰覆蓋的表層潔白而明亮，猶如剛下過雪一樣。相比較而言，土星其他沒有大氣的衛星表面則佈滿了環形山——這是外來天體撞擊造成的隕擊坑。土衛二上還散佈著沒有環形山的廣闊平原，這清楚地表明這顆衛星擁有過由內力驅動的地質活動。對於直徑剛超過500千米的土衛二而言，它的自身似乎太小了，無法產生地質活動所需的大量熱量。可以肯定的是，這顆衛星上必定發生了不同尋常的事情，否則天體撞擊留下的巨大痕跡怎麼會憑空消失呢？

旅行者號和土星短暫的交會，無疑只允許我們對土衛二的芳容驚鴻一瞥。它拍攝的土衛二照片極為有限，僅有少量北半球的中等分辨率照片和一些南半球的低分辨率照片，完全沒有南極的照片。土衛二沒被拍到的部分會是什麼樣子，我們完全無法想像。

旅行者號探測器的造訪所激起的興趣，使得詳盡探測土衛二成了卡西尼（Cassini）土星探測計畫的主要目標之一。卡西尼探測飛船於1997年發射升空，花了7年時間飛越行星際空間，把有史以來最先進的儀器設備帶到了外太陽系。2004年夏天，飛船終於進入了環繞土星的軌道。同年12月，飛船將「惠更斯」探測器投入土星最大的衛星——土衛六「泰坦」（Titan）的大氣層中，然後繼續它的土星系統之旅。更為重要的是，在過去幾個月中，卡西尼探測飛船以前所未有的近距離探測了土衛二。

在這顆被構造地質活動破壞嚴重的小衛星上，卡西尼的發現正是行星科學家夢寐以求的。現在，這個隱藏在太陽系最宏大行星系統中的「小不點」吸引了無數目光，它的重要性與體型完全不相稱。土衛二不僅有足夠的熱量來驅動地質活動改變它的表面特徵，而且擁有有機化合物，表面之下可能還存在著地下河網甚至是液態水組成的海洋——而能量、有機物和液態水是目前已知的生命三要素。探測這個遙遠而陌生的星球，我們面對的是一個潛在的、適合生命生存的環境。沒有什麼比這更激動人心的了。

掀起土衛二的「蓋頭」來

顯示土衛二非同尋常的第一條線索，甚至在卡西尼探測飛船第一次與它密近交會之前，就已經出現了，但是當時並沒有得到一致認同。2005年1月，我們的照相機首次拍攝到土衛二從背後被太陽照亮的照片，此時太陽、土衛二的邊緣和卡西尼探測飛船差不多處在一條直線上，這一視角被行星科學家稱為「高太陽張角」（high solar phase）。如果你曾經開車朝著太陽行駛，一定會注意到，覆蓋在擋風玻璃上的灰塵變得清晰可見。對於散佈在太陽系中的微小顆粒，情況也是如此——迎著太陽觀察時更容易探測到它們。旅行者號的實踐證明，這樣的視角十分有利於發現光環中難以看見的結構和外行星的大氣及其衛星。同樣，這也是我們開啟土衛二研究大門的鑰匙。

1981年，旅行者2號探測器首次飛掠土衛二，只拍攝了土衛二部分地區的照片，而且分辨率較低。照片中平坦的地區預示著那裡最近曾發生過地質活動。

土衛二（左側）的大小，只有土星最大衛星土衛六的十分之一。這麼小的天體會快速流失內部熱量。除了土衛二以外，同樣大小的天體在地質學上都已「死寂」。是什麼使得土衛二依然「精力充沛」？

2005年1月拍到的照片上，土衛二南極邊緣存在向外伸出的「火焰」。我們這些參加過旅行者計畫的老手立刻就聯想到了木衛一（Io）上冉冉升起的火山煙柱，以及海衛一（Triton）大氣中薄紗般的陰霾。卡西尼探測器成像小組的一些成員堅信，這個「火焰」是有物質正從土衛二南極被拋射出來的強有力證據；其他人對此則比較謹慎，因為在這樣一個背光的拍攝條件下，這極有可能是照相機產生的虛假信號。

我本人則保持中立。事不湊巧，我們當時都忙於安排未來的觀測計畫並撰寫科學論文，無暇對這一現象進行進一步分析。由於沒有時間進行查證，我決定不公開發表任何言論。我十分清楚，假如發表聲明公開宣佈在一個地質學上被認為早已死亡的天體上發現有物質被拋射出來，隨後又不得不承認這是照相機產生的一個污跡，會非常難堪。幸運的是，水落石出的那一天，並沒有讓我們等太久。

卡西尼探測飛船和土衛二的前兩次密近交會，發生在2005年的2月和3月。飛船從土衛二的赤道上方沿著赤道飛過，兩次飛掠都傳回了驚人的結果。旅行者號拍到的平原其實根本就不「平」。相反，在分辨率達到亞千米量級的照片中，可以看到平原上遍佈著纖細的裂縫，有的呈直線形、有的呈弧線形，形成年代不同的裂縫和凹槽在一些地方還相互交疊。在土衛二的其他地方，表面上的裂痕甚至深達500米。在更小的尺度上，一些大致平行的窄裂痕構成的「蜘蛛網」，將地形地貌「切」成了「薄片」。顯而易見，土衛二過去經歷過多個截然不同的地質構造活躍期，表面的纍纍「傷痕」就是最好的證明。

在2005年2月的飛掠過程中，卡西尼探測飛船還拍攝到另一張高太陽張角照片，照片上出現了比上一次更大、更生動的「火焰」。此外，飛船上的磁強計發現，當土星磁場由於土星的自轉而掃過土衛二時，磁場的磁力線被扭曲了——這是磁力線遭遇到大質量離子的徵兆。這些離子的來源似乎正是土衛二的南極。現在證據確鑿了：我們先前拍攝到的圖像決不是虛假信號。

卡西尼任務科學家將這一發現呈報給項目主管，期望得到更好的觀測機會——確切地說，是希望把2005年7月卡西尼飛船飛掠土衛二的高度從1,000千米降到168千米。主管們同意了。2005年7月14日，卡西尼飛船從土衛二南半球中高緯度地區上空飛過，第一次拍攝到了土衛二南極的清晰圖像，那裡有著太陽系中絕無僅有的驚人地貌。

土衛二的南極基本上是一個圓形區域，完全沒有環形山，但是明顯分佈著幾條深深的平行裂紋，我們稱它們為「虎皮紋」（tiger stripes）。這些裂紋幾乎等間距排列，綿延130千米之後，拐了一個彎鉤狀的彎，並終止於此。與密佈著纖細凹槽的普通平原地區相比，「虎皮紋」之間的區域要明亮一些。在土衛二的南緯55度處，蜿蜒曲折的山脈和山谷形成了一個以南極為中心的圈，明確界定了南極地區的邊界。這條邊界的蜿蜒方向在經度上每隔大約45度便出現一次拐彎，還有一些長長的裂紋從邊界上向赤道方向探出，深入大片沒有環形山的地區。

根據這些山脈和山谷的結構及排布，卡西尼成像小組成員、美國康奈爾大學的保羅·赫爾芬斯坦（Paul Helfenstein）推測，這一邊界是土衛二表面在南北方向上受到水平擠壓造成表面隆起而形成的，類似於由板塊邊緣擠壓造成的喜馬拉雅造山運動；而土衛二南極的整個封閉區域就像大西洋中脊，是新地表形成和向外擴張的中心發源地。

土衛二滿目瘡痍的表面清楚地告訴我們，這顆小衛星經歷過十分活躍的地質活動，但正如我們即將要發現的，它的現狀更加令人震驚不已。卡西尼探測飛船在飛經土衛二南極地區邊緣的上方時，塵埃分析儀檢測到了明顯來自「虎皮紋」地區的微小粒子；卡西尼上的其他兩個儀器探測到了水蒸氣，其中一個還發現了二氧化碳、氮和甲烷的信號：卡西尼探測飛船當時必定穿過了一片稀薄的氣體雲。

更有甚者，熱紅外成像儀探測到裂痕沿線的溫度異常升高：如果僅由陽光照射提供熱量，土衛二的溫度應該為70 K，但裂痕附近溫度遠高於此，可能高達180 K。這些地區以每平方米60瓦的驚人功率向外輸出熱量，遠遠大於美國黃石地熱地區每平方米2.5瓦的產熱率。在超出紅外設備分辨能力的更小地表範圍內，溫度甚至會更高。

直到此時，我們仍然無法相信自己會如此幸運，有機會「涉足」這樣一個奇妙的世界。卡西尼成像小組快速響應，計畫在4個月後（即2005年11月底）專門拍攝一系列極高太陽張角的、土衛二南極的高分辨率照片。與此同時，我們也拍攝了許多其他土星衛星的高太陽張角照片。在研究團隊中圖像分析專家的幫助下，我向懷疑我們團隊的人證明，這些照片中沒有出現任何類似「火焰」的東西，從而證明我們在土衛二照片中看到的絕對不是虛假信號。我們保持中立的日子終於到頭了，所有人都意識到，我們在那張照片中看到的「火焰」，其實是一片十分巨大的、從土衛二南極上空向外延伸至少數百千米的微粒雲。

2005年11月27日，我們拍攝的一系列令人吃驚的月牙狀土衛二黑白照片終於傳回地球，清楚地顯示了十幾個狹長的噴流正將微小的冰粒射向太空，在土衛二南極上空形成了一個雖然闇弱但十分巨大的火焰形粒子雲。我和成像小組成員、美國空間科學研究所的約瑟夫·斯皮塔萊（Joseph Spitale）後來做的分析顯示，這些噴流的源頭正是「虎皮紋」中溫度最高的區域——這是熱量和噴流活動相關聯的第一個決定性證據。絕大多數粒子最終都會落回到土衛二表面，但是一些高速粒子可以掙脫土衛二的引力進入圍繞土星運動的軌道，這直接導致了土星最外側光環E環的形成。

無論從哪個角度來說，這張照片都是一個重要發現：土衛二這顆本該冰冷徹骨的小衛星，無可爭議地存在著內部活動。我不禁聯想到，第一個發現黃石間歇泉噴發奇景的人，當時的感受大概也是如此吧。

命新樂土

我們仍在不斷檢驗和完善我們對於土衛二為何會如此活躍的認識。但是不管怎樣，液態水幾乎不可避免地要「出現」在土衛二的表層之下。如果地下海洋真的存在，這顆小小的衛星上就可能擁有適合生命生存的環境，至少生命前身可以存在——這樣的可能性令我們激動不已。土衛二似乎具備了生命所需的一切：液態水、必需的化學元素和過剩的能量。與土衛二生態系統最為相似的，是地球上地表之下的火山地層（volcanic strata），液態水在那裡的熾熱岩石間流動，完全照不到陽光，也沒有任何由陽光照射而產生的物質。但是，那裡卻發現了微生物，它們消耗氫或者二氧化碳，生成甲烷或者氫和硫——所有的能量都並非來自太陽，而是來源於地球內部的熱量。

由水蒸氣和冰粒組成的噴流從土衛二南極地區的縫隙深處噴湧而出，使土衛二與地球、木衛一、海衛一併列，成為了太陽系中目前僅有的4個具有地質活動的天體。這是藝術家繪製的載人探測土衛二的想像畫，參考宇航員的大小可以看出畫中物體的尺寸。

土衛二的現狀顯然是過去許多地質構造事件的綜合結果，我們才剛剛開始根據散落在它表層上的珍貴線索，重建這顆衛星的歷史。許多問題就連如此能幹的卡西尼探測飛船也無法回答。我們必須再派遣一艘探測飛船，攜帶特殊設備環繞土衛二飛行，或者降落到它的表面實地考查，才能找到答案。環土衛二的軌道飛行器可以完整地測量它的引力場和表面地貌，揭露它的內部質量分佈，從而確定是否真的存在地下液體層。裝備了地震儀的小型著陸器則可以探測地下水流動所產生的聲音。

複雜航天計畫的高昂造價和非常耗時的研發過程意味著，我們必須十分明確地選定探測目標。許多科學家渴望重返木衛二「歐羅巴」（Europa），因為木星的這顆衛星似乎也具有可承載地外生命的地下海洋。然而在我看來，未來對土衛二展開探測，更可能獲得更令人興奮的結果。科學家們並沒有在木衛二上發現活躍的噴口，為了取樣探測它內部是否存在生態系統，就必須鑽探很深，這樣一個極具挑戰的浩大工程在我們的有生之年肯定無法實現。相比之下，對土衛二內部進行採樣探測要容易得多，只要飛過它噴出的粒子雲，或者在南極地區著陸，找個冰縫伸出探測器即可。

此外，由於土星的磁層（magnetos-phere）要比木星弱很多，因此環繞或者登陸土衛二的探測器不會向木衛二探測器那樣，遭遇到可能會限制探測任務的嚴重輻射問題。最後，在飛往土衛二的過程中，探測器還可以順便探測土衛六，這顆衛星是土星系統中尋找生命所需化學物質的又一個理想目的地（參見《環球科學》2007年第6期封面故事《甲烷：火星與泰坦的生命證據？》一文）。

我們欣喜地看到，人類對土星及其衛星系統所做的首次深入探測，已經向我們提示了土衛二這顆神秘衛星的南極地區發生的美妙景象——奇特且永不平靜的深深冰縫，以及高聳天際、若隱若現的噴泉。如此罕見的奇妙發現是對我們思想和靈魂的雙重回報。作為行星科學家，我們已經別無他求了。