导读 一项对卡西尼-惠更斯号土星探测任务的雷达实验数据的新研究对土卫六北极附近液态碳氢化合物海洋的构成和活动提供了新的见解，土卫六是土星...

一项对卡西尼-惠更斯号土星探测任务的雷达实验数据的新研究对土卫六北极附近液态碳氢化合物海洋的构成和活动提供了新的见解，土卫六是土星已知的 146 颗卫星中最大的一颗。

康奈尔大学领导的研究小组利用来自多个双基地雷达实验的数据，能够分别分析和估计土卫六海面的成分和粗糙度，这是之前对单基地雷达数据的分析无法实现的。这将有助于为未来使用卡西尼号数据对土卫六海洋性质进行综合研究铺平道路。

康奈尔大学研究员 Valerio Poggiali 是《卡西尼号任务双基地雷达实验揭示的土卫六海洋表面特性》一书的主要作者，该书于 7 月 16 日发表在《自然通讯》杂志上。

双基地雷达实验涉及将航天器发出的无线电波束瞄准目标(本例中为土卫六)，然后反射到地球上的接收天线。这种表面反射是极化的，这意味着它提供从两个独立角度收集的信息，而单基地雷达数据则提供从两个独立角度收集的信息，反射信号返回航天器。

波吉亚利表示：“主要的区别在于，双基地信息是一个更完整的数据集，并且对反射表面的成分和粗糙度都很敏感。”

当前研究使用了卡西尼号在 2014 年 5 月 17 日、6 月 18 日、10 月 24 日和 2016 年 11 月 14 日四次飞越期间收集的四次双基地雷达观测数据。每次观测时，当航天器接近土卫六最接近点(进入)时都会观察到表面反射，当航天器远离土卫六时也会再次观察到表面反射(离开)。研究小组分析了土卫六三大极地海洋(克拉肯海、丽姬亚海和庞加海)的离开观测数据。

他们的分析发现，碳氢化合物海洋表面层的成分存在差异，这取决于纬度和位置(例如靠近河流和河口)。具体来说，克拉肯海最南端的介电常数最高——这是衡量物质反射无线电信号能力的指标。例如，地球上的水反射性很强，介电常数约为 80;土卫六的乙烷海和甲烷海的介电常数约为 1.7。

研究人员还发现，飞行器飞过这三个海域时，它们大多平静无波，海面波浪不超过 3.3 毫米。在沿海地区、河口和盆地间海峡附近，检测到的粗糙程度略高，最高可达 5.2 毫米，这可能是潮汐流的迹象。

“我们还发现，流入海洋的河流中含有纯甲烷，”波吉亚利说，“直到它们流入开放的液态海洋，那里的乙烷含量更高。这就像在地球上，淡水河流流入海洋并与咸水混合。”

“这与土卫六的气象模型非常吻合，”研究报告的合著者、天文学教授菲利普·尼科尔森说，“该模型预测从土卫六天空降落的‘雨’很可能几乎完全由甲烷组成，但含有微量的乙烷和其他碳氢化合物。”

波吉亚利表示，卡西尼号在对土卫六进行为期 13 年的探测期间所获得的数据，目前已开展了更多研究。“仍有大量数据等待全面分析，以便获得更多发现，”他说。“这只是第一步。”

这项工作的其他贡献者来自博洛尼亚大学、巴黎天文台、美国宇航局喷气推进实验室 (JPL)、加州理工学院和麻省理工学院。