去土衛六，搜索生命

陳壯叔

20世紀60年代，美國航空航天局(NASA)發射了一系列阿波羅探月飛船，打開了月球的大門，同時也打破了許多人對月亮的美好幻夢。那是一個布滿隕石坑的毫無生氣的沙漠，這幅荒涼景象是跟其缺乏大氣相關的。

那么我們有望在太陽系內(地球除外)找到生命嗎?要回答這個問題，首先得問，生命在宇宙中究竟是一種偶然，抑或是一種必然？現代科學認識到，生命是宇宙演化的必然結果，因而它具有普遍性，只要具有類似地球的條件，生命就可能出現，決非地球的專利。但另一方面，科學家們面對一個尷尬的事實，他們研究生命的惟一樣品，無可選擇地只能來自我們的家鄉地球，他們模擬地球的原始條件，對一些有機分子施以閃光和紫外光照射，再加上氧。結果頗遂人愿，他們合成出氨基酸。許多年的努力過去了，研究者未能再前進一步，始終沒有一個具有自我復制能力的生命分子跨出實驗室的大門。

現在人們把目光轉移到其他行星或衛星上，其中最看好的一顆星球是土星的衛星——土衛六(或稱泰坦)。

遠在300多年前的1656年，科學家惠更斯首次觀察到了這顆大月亮，它不僅在土星的23顆衛星群中首屈一指，在整個太陽系內的眾多衛星中，也名列第二，其直徑達4800千米。它是科學家長期以來感興趣的一顆星球，因為它有大氣層，這意味著它可能藏有生命，不過其表面溫度甚低，僅為－190℃左右?！奥眯姓摺碧綔y飛船在其大氣頂部觀測到了孕育生命的有機分子氬氰酸，更讓人困惑的是它不時發射出射電波，迄今還不知道它的起因。

它的富有有機氮的大氣層，以及其大氣層的化學過程，可能很類似于原始地球的那種情況。最近還從紅外線的觀測中看到，這個大月亮上空還飄浮著甲烷云，因而在這個星球上極有可能存在生命，諸如蛋白質，甚至活細胞。所有這些，都有助于我們揭開生命起源之謎。

NASA已于1997年發射探測飛船“卡西尼亞”去那里探秘，它將在2004年到達此月亮上空并將釋放一臺探測器“赫琴”，它將在蒙蒙的紅色大氣中探查各種有機分子。

雖然“卡西尼亞”還在去土衛六的途中，而第二次的探測籌備活動也已展開，取名“土衛六生物探測者”的飛行器擬進行8年的實地查看并取樣，NASA的專家正在緊鑼密鼓地進行活動，以解決“探測者”所需的具有挑戰性的新技術。

科學家們為何對此月亮有如此大的興趣?人們早從望遠鏡中觀測到那里有約20種不同的化合物，其中含量最豐富的要數乙烷，它們可能匯集在該星表面的海洋和大湖之中，但是要形成生命，還需要一個重要的東西——氧。

那里有氧嗎?從觀測中可知，它的大氣中含有氧化物，而表面上的全部氧都鎖在堅冰中。退一步說，就算那里有足夠的氧，但在那樣嚴寒的世界中能容納生命嗎?科學家塞根等人提出了一種看法，在太陽系形成的早期階段，隕石、小行星對行星的碰撞是家常便飯，一旦碰在土衛六上，在受撞擊的區域將產生高溫，其表面的冰殼將被融化，從而使得有機分子跟液態“水”中的氧產生反應。據他們的計算，碰撞點周圍冰殼中的有機分子有可能暴露在氧氣中長達200萬年之久。這么長的時間，足可產生氨基酸，以后是否會出現蛋白質、糖甚至活細胞?要了解這些化合物需經過多長時間才能進入生命，惟一的辦法只能是在土衛六上進行實物取樣。

科學家考慮了去那里的幾種辦法。

氣球，這是一種既廉價又簡單的手段，不過氣球很難靠風固定住，并產生足夠的下降力從堅硬的表面挖掘樣品。估計這是一條困難重重的途徑。

用一艘飛船去探測，這也許是可行的，從上面看下去，可以記錄大月亮表面的景觀，但一個很大的障礙是蒙蒙的大氣，它使得飛船無法取得清晰的圖像。

最后剩下直升機這惟一的選擇。在地球上它需要較大的動力，而據行星科學家洛倫茲說，在土衛六上所需的動力要小得多，故可用電動力，它既能使直升機飛越較長的距離，又能使它更精確地降落在所需的地點，并可十分穩定地做采掘工作。土衛六上的大氣要比地球上的厚實四倍，這使得飛機上的水平旋翼更易于推動機身；另一方面，此星的引力只有地球的1／7，故機身所需的浮力要比地球上的小得多。這樣計算下來，在土衛六上一架直升機所需的動力要比地球上的小。

據洛氏計算，一架100千克的直升機，只需500W功率即可在那里飛行，這相當于我們日常用的家用吸塵器的功率。直升機采用放射性同位素熱電機(RTG)作為能源，這是一種非常昂貴的裝置。那么為何不用太陽能帆呢?原因很簡單，土衛六離太陽的距離是地球的十幾倍，它可接收到的陽光僅為地球的1％，當陽光穿過其蒙蒙大氣層時，又要被吸收去極大部分，以致到達其表面的陽光僅為原來到達大氣層的1／10，即相當于地球表面的01％，太陽能帆實在無用武之地。

“卡西尼亞”配備的也是RTG(钚同位素)，其產電率僅為5％，但新近推出的一種可達15％，若直升機采用后者，那么所需的钚只要7千克(500W)。為了減少貴重的钚的用量，洛氏提出了一種巧妙的方法，即飛機上再配以蓄電池，當飛機停留在表面時，可進行充電，而蓄電池可使直升機做數十小時的飛行。按這種配置，RTG中的钚用量可降至1千克，發電量為70W，可供直升機在每個土衛六日(相當于16個地球日)飛行24小時。

為使直升機能在那里可靠地工作，專家們以火星的地貌為基礎，進行了直升機的試驗活動。1998年，他們在加拿大臺逢島上的一個古隕石區域做了無人直升機的試飛，機載電腦利用GPS衛星網為飛機導航，飛行得很成功?？墒窃谕列l六上顯然沒有GPS，又該怎么辦呢?工程師們胸有成竹，他們已研制出一種視覺導航系統，或稱“視覺計程儀”，它以當地的地貌特征為標記，使得直升機知道自己身處何地。為了得悉飛機飛得多快，計程儀利用相機記錄地表的景觀，而電腦則測量這些景觀的變化速度，據此飛機可得悉這里是何處正在飛向何方。

洛氏估計，直升機的總重量為100千克，它所攜帶的小型化學儀器約重15千克，機上有一個實驗室，能對各種取樣做分析，并最后判斷出是否存在生物分子，諸如氨基酸、糖等。它們具有兩種存在形式，這二者在結構上完全一致，卻互為鏡像(即分子自旋方向相反)。沒有人知道為何出現這兩種形式，且地球上的所有生物分子都是左手性的。若能在土衛六上找到生物分子，無疑有助于解開這個謎。

科學家預見到土衛六上異乎尋常的景觀，如甲烷大雨滴，幾乎1厘米的直徑，它慢慢地從紅蒙蒙的天空降下，這是因為這里的引力小，自然過程中的某些運動節奏都很緩慢；人們還可看到噴泉噴出的乙烷“水柱”，高聳入云；直升機可精確地降落在懸崖的頂端，觀看乙烷巨浪如何沖擊海岸。

在行星探測中要跨出新的一步，決不是繁瑣小事，而且還要相當的耐心。拿“卡西尼亞”來說，遠在18年前，研究者就提出了第一個實施方案，但由于許多因素，一拖就是十多年。洛氏希望科學界關注第二次探測，并促使NASA對此進行一次詳細的技術性研究。直升機重100千克是否可行?它是否需要一個中轉無線電通信的中繼衛星?經費需要多少?整個探測工程的核查是一個冗長的過程，可是你想一想，那土衛六上鋪著眾多的有機物，甚至生命，當我們面對著這個可能解開生命起源之謎的寶庫，我們所付出的這些努力又算得了什么呢?