《征服宇宙》第七章 征服和开发利用土星的卫星

杨振高

土星，是太阳系八大行星之一，距日距离排太阳系第六位。土星是气态巨行星，中国古代人们把土星称为“填星”或者“镇星”。土星主要由氢组成，还有少量的氦与微量元素，土星内部的核心包括岩石和冰，外围由数层金属氢和气体包裹着。最外层的大气层在外观上可以看出发亮的磁性光环，有时会有长时间存在的现象，科学家探测发现土星的风速高达1800公里/时，明显的比木星上的风速快，土星的行星磁场强度介于地球和木星之间，空气流非常之快，已经确认的土星的卫星总共有86颗，天文学家通过分析红外线影像发现土星顶部是一个“非比寻常”的六边形漩涡，这种现象在太阳系内是无可比拟的。六边形漩涡是个巨大风暴，跨度15000英里，差不多能装下4个地球，六边形漩涡是土星上和木星大红斑类似的长时间维持的大型风暴圈。天文学及科学家认为这个点是土星上温度最高的点，土星上其他各处的温度是-185 ℃，而该漩涡处的温度则能够达到-122 ℃。

土星有别的星球没有的幽亮冰环，主要的成分是冰的微粒和较少数的岩石以及等离子，土星环位于土星的赤道面上。在空间探测前，从地面观测得知土星环有五个，其中包括三个主环（A环、B环、C环）和两个暗环（D环、E环）。土星的幽亮冰环是人类研究星球形成的基础，太阳系中的星球或者说卫星其实就是这种光环中的各种物质不断聚集形成的。根据土星的幽亮冰环我们可以知道：“离恒星（太阳）越远，其卫星冰环越多。”
土星有一个简单的具有对称形状的内在磁场“一个磁偶极子”。磁场在赤道的强度为0.2高斯，大约是木星磁场的20分之一，比地球的磁场微弱一点；由于土星磁场强度远比木星的微弱，因此土星的磁层仅延伸至土卫六轨道之外。磁层产生的原因与木星相似“由金属氢层（被称为“金属氢发电机”）中的电流引起”。土星有非常热的内部，核心的温度高达11700°C，土星和木星一样，它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的两倍，这表明土星和木星一样有内在能源。

土星还是太阳系中卫星数目仅次于木星的一颗行星，周围有许多大大小小的卫星紧紧围绕着它旋转，就象一个卫星小家族。土星较大的卫星有土卫六、土卫四、土卫三和土卫二。在人类征服木星及其卫星的同时，不断发射人造卫星前往土卫六、土卫四、土卫三和土卫二，研究和探索土星这四颗卫星的气候情况、空气分布情况以及拍摄探索它们的陆地表面情况。同时，人类在地球两极极寒地区设置了人类登陆土卫六、土卫五、土卫四、土卫三和土卫二的实验，经过几年的实验后，人类已经具备登陆土星这几个卫星的条件，人类于是在木卫三上联合研发发明了六艘宇宙飞船和十几个探测器前往土卫六、土卫五、土卫四、土卫三和土卫二探测。人类又打算征服土卫四、土卫三和土卫二，以做为研究土星和土卫六的前沿基地。

土卫六是环绕土星运行的一颗卫星，是土星卫星中最大的一个，是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，土卫六大气的98.44%是氮气，是太阳系中惟一除了地球外的富氮星体，土卫六那里还有大量不同种类的碳氢化合物残余（包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷，以及二氧化碳、氰、氰化氢和氦气）。这些碳氢化合物被认为来自于土卫六上层大气中的甲烷。甲烷是生命体的基础，系统名为“碳烷”，在自然界的分布很广，甲烷是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，是含碳量最小（含氢量最大）的烃，俗称瓦斯。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷可以形成笼状的水合物，甲烷被包裹在“笼”里，也就是我们常说的可燃冰。

土卫六和地球最初期的情形非常相似，可以被视为一个了解地球早期的时光机器，有助我们了解地球最初时期的情况，揭开地球生物如何诞生之谜。土卫六的温度大约是94K(-179.15℃)，水冰在这种温度下会升华，所以大气中会有少量的水蒸气存在。土卫六上的表面重力极低，和月球相当，但又拥有浓厚大气层，其表面的大气压约为地球的1.5倍，这种奇特的现象对研究行星大气学是一个很好的题材。同时浓厚的大气加上相当低的表面重力令航天器登陆和起飞更容易。土卫六一半是水冰一半是固体材料。在多个不同结晶状冰层的3400米下有一个固体核心，所以其外表虽然寒冷，核心内部却仍然炽热。
土卫五由冰所构成，是由25%的岩石与75%的水冰所组成的。土卫五是太阳系第9大卫星，不过它的质量只能排在第10位。土卫五拥有岩石的核心，含有相当多的硅酸盐岩石，它的特征有些类似土卫四，这显示它们可能有类似组成与历史。土卫五受到日照地区的温度为开氏99度（摄氏－174度），而阴影地区的温度则介于摄氏－200度与摄氏－220度之间。
土卫五可能拥有一个稀薄的环带，这也是人类首次在卫星发现环带系统。这个环带系统的存在是因为人类发现土星的磁场在土卫五附近有高能量的电子流所推论出来的。尘土与碎石延伸至土卫五的希尔球区域，不过在靠近土卫五的附近更加稠密，显示土卫五拥有3条密度较高的细环带。这也再次证明：“离恒星（太阳）越远，其卫星冰环越多。”
土卫四的平均直径为1118千米。主要由冰组成，是土星卫星中密度第三高的，它的内部含有相当多的硅酸盐岩石。土卫四的反照率为0.55，与土卫三和土卫二相比它比较暗。土卫四的表面温度为-187°。它的自转周期与公转周期一样长，也是65小时41分钟，因此它与地球的卫星一样是同步自转。土卫四表明上存在稀薄的氧气。土卫四的正面有比较多的撞击坑，而且比较亮，而它的反面则完全不同，这一面比较暗，明亮的、细小的条纹遮盖了上面的撞击坑。这说明这些冰的悬崖条纹是比较新的。
土卫三几乎都是由水冰所组成的。土卫三的表面受到天体严重的撞击，并拥有许多冰裂缝。它是太阳系反射率最高的天体之一，反射率达到1.229。这样高的反射率是因为土星昏暗的E环物质所导致的，它的物质也包括土卫二所喷发出的水冰。土卫三拥有2种不同的地形，其中一种是由许多坑洞所构成的，而另一种地形则是黑暗的火山带所组成的。土卫三的表面温度为-187摄氏度，地表下是海洋。
花开两朵，各表一枝。人类的六十艘宇宙飞船从木卫三出发，利用引力跳板快速飞向土星轨道。在土星轨道飞行一段时间后，于是变轨飞向土卫七。宇航员首先看到土卫七是太阳系最怪异的卫星，它是一颗像浮石的不规则岩石星球，表面遍布大量陨坑，证明它曾经受过大量陨石撞击。并且土卫七由于长期遭受太阳带电粒子轰击于是不断向太空释放强烈的带电粒子流，土卫七电压高达200伏。一个宇航员说：“土卫七和我们家用电压220伏差不多，是一个巨大的放点电瓶，我这辈子第一次见一个星球做为一个电瓶。”另外一个宇航员说：“宇宙中千奇百怪的事情多了，以后你就会知道。”人类于是利用探测器上的探针释放到土卫七上，突然，土卫七上的电源源不断通过探针的导线流向探测器的充电系统。大家欢呼雀跃，这表明以后人类太空旅行土卫七可以做为人类中途的充电站和能源站。
宇宙飞船在土卫七轨道利用引力跳板跳跃飞行到土卫六轨道，土卫六半径2575KM，是土星系统中最大和太阳系中第二大的卫星，比行星中的水星还要大。土卫六有浓密的大气，主要成分是氮，表面大气压力1.5×10帕斯卡。土卫六一半是水冰一半是固体材料。土卫六中间层有海洋。同时浓厚的大气加上相当低的表面重力令人类在土卫六登陆和起飞更容易。
土卫六大气层中存在着雷电风暴等自然电活跃性活动。一些科学家说：“人类的探测卫星发现土卫六有大量的云，既然有大量的云，土卫六当然也会下雨，不过下的可能是氮雨，土卫六成为太阳系中与地球最相像的天体。可惜土卫六暂时还没有发现氧气，不然可以当成第二个地球来开发。”而同行的生物学家却说：“土卫六既冰冷又拥有大量的氮，而甲烷却是生命的基本元素之一，氮是植物生长的必需养分之一，它是每个活细胞的组成部分，植物需要大量氮。甲烷是最简单的有机化合物，有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机化合物，如脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象，都涉及到有机化合物的转变。”同行的化学家说：“许多与人类生活有密切相关的物质，如石油、天然气、棉花、染料、化纤、塑料、有机玻璃。”同行的医药学家也说：“天然和合成药物等，均与甲烷等有机化合物有着密切联系，我们可以把土卫六改造成新的地球。”一些科学家说：“如果土卫六含有大量氮、一些甲烷，又有地核热，那土卫六也许拥有细胞生命。当然，甲烷的分子式是CH4，分解生成炭黑和氢气，我们可以开发利用土卫六上的甲烷和冰水，让它们生产大量能源氢和氧。”全球的科学家都赞成。
宇航员于是在土卫六最近的轨道放出收集器，收集了大量的云雾和汽水、当然还有一些结冰体。宇宙飞船上的科学家经过分析，发现土卫六上空的云雾、空气以及结冰体真的含有大量的氮、水和一些甲烷等。宇宙飞船释放探测器下到土卫六下面，发现土卫六表面有大片沼泽地，探测器于是找了一个以前有大量甲烷水覆盖的干枯湖面降落。随着登陆舱的徐徐降落，不久安全落到地下，宇航员穿着宇航服纷纷走出舱门。个个忙着拍照，利用轨道上的卫星把自己的照片传送到地球和亲人手里。留守在登陆舱里的宇航员于是打开探测仪器，走到外面的两个宇航员拿出铁铲采集样品。另外两个宇航员拿出探测仪探测土卫六干枯的湖泊下面，不久仪器显示发现下面真的有大量的甲烷，这就是可燃冰。科学家对地下不断探测，仪器不断发出发现大量可燃冰的声音。大家欢呼雀跃，一些人叹息说：“没想到土卫六真的是一个取之不完的能源星球。”
人类在探索土卫六的同时，其它的四十艘宇宙飞船飞向土卫五和土卫四的轨道，人类的宇宙飞船的登陆舱与指令舱分离，徐徐降落土卫五和土卫四冰面上。大家打开舱门，一股寒流的空气扑面而来。宇航员纷纷走出舱门，大家兴高采烈的说：“我们好像来到了地球的北极和南极。”宇航员在土卫五和土卫四上被发现的地质形态有：峡谷、线条、撞击坑。因为土卫五和土卫四气候寒冷，消耗的能量大，大家得抓紧时间做科学实验和探测、取样。四个宇航员在冰面上摆放实验和探测仪器，另外四个宇航员拿钻子和铁铲出来收集冰的样品以及冰下的硅酸盐岩样品。探测数据显示土卫四和土卫五冰面之下100公里处有一个巨大海洋。这个巨大海洋最深处可能深数万米，环绕在土卫五和土卫四岩石内核外。做完实验和探测完地下之后，冰、冰心以及硅酸盐岩的采集也完成了。大家于是连忙回到舱内休息。休息八个小时候，两艘宇宙飞船启动推力发动机开始上升和在轨道运行的指令舱汇合返回土卫五和土卫四轨道航天器之中。
人类在探索土卫五和土卫四的同时，其它的二十艘宇宙飞船飞向土卫三的轨道，随着登陆舱徐徐降落，人类也成功在土卫三登陆。宇航员拿出探测器，发现土卫三地表下真的有个巨大的海洋。看到探测数据，大家激动不已。地质学家又来到土卫三的黑色火山带，检测完这些火山灰岩后大家激动不已，因为有大量火山喷发证明这个星球内部是炽热的，这也为这里的海洋生命的诞生创造了条件。宇航员采集冰面样品和冰心样品后返回登陆场。
人类在探索土卫三的同时，十艘宇宙飞船飞向土卫二的轨道，在轨道飞行一圈后，宇航员找到了合适的登陆舱登录点，于是释放登陆舱，随着登陆舱的平稳登陆，机器人打开各种探测仪器，其中最重要的是打开地下热探测仪器，半个小时候，热探测仪器真的发现土卫二冰下有热能，随着探测不断深入，热能越来越大，几个小时后热能既然有上千度。数据上传到轨道上的宇航员手中，宇航员们欢呼雀跃，一个宇航员激动的说：“怪不得土卫二南极地区喷射出的富含水分的羽状物，原来是有大量的地热能源。”另外一个宇航员开心的说：“那以后我们人类在土卫二上建基地，保暖问题就解决了！”另外一个宇航员说：“以后我们就可以在这个冰球洗热水澡、天天泡温泉了！”
完成各种科学研究和探测任务后，宇航员驾驶宇宙飞船在土卫六轨道商集合，于是一起返回到木卫三，人类科学家研究和观察土卫六、土卫五、土卫四、土卫三和土卫二的冰水以及硅酸盐岩样品，发现这几颗卫星的冰水和地球的水分子结构一模一样，而硅酸盐岩也和地球一模一样，大家于是又欢呼雀跃，因为有了大量的冰水之后，一切问题都可以解决!而硅酸盐岩却是生命诞生的基本条件。于是人类准备征服土卫六、土卫五和土卫四。
人类于是打算从火星发射大量的有人和无人飞船前去土卫六、土卫五和土卫四建人类基地。大部分的宇航员和工程师都争着去土卫四，只有少数人肯去土卫六和和土卫五。联合国的官员问大家：“为什么你们只喜欢去土卫四？”一些人说：“土卫四有氧气比较安全。”联合国的官员说：“大家为了全人类的幸福，不能够挑三拣四！人类需要勇敢精神、开拓精神、冒险精神以及牺牲精神，大家一起来抽签，抽到土卫六和和土卫五的不许拒绝”。宇航员、工程师们、生物学家、医学界等于是纷纷开始抽签，抽完签后，大家纷纷登上宇宙飞船前往这五个星球。
人类的航天器飞行一段时间后纷纷飞到土卫六、土卫五和土卫四的轨道，于是首先发射人造太阳到土卫六、土卫五和土卫四的合适轨道，再利用利用航天飞机所载的强激光发射器连续发射激光点火，点火成功后，土卫六、土卫五和土卫四温度快速升高，土卫五、土卫四表面的冰开始融化，陆地显示出来，不久那些大量的融冰就形成了江河湖泊和海洋；土卫四和土卫五海中有害的细菌被大量杀死，土卫四和土卫五的环境得到净化，海水中大量的硅藻类开始出现，藻类大量出现后吸收了海水中的各种矿物质，于是最早的有壳与有骨骼的可见生物叠层石开始大量出现。人类于是在土卫四和土卫五上安装人造磁场，人造太阳的巨大磁场既可以控制人造太阳的运转，又可以阻挡有害的太阳风。因为土卫六有厚厚的大气，层证明土卫六有磁场，所以土卫六不需要人造磁场。土卫四和土卫五上空不久形成了大量的云气，土卫四和土卫五变得越来越暖和。
而土卫六因为有大量的云层温度只升到十度左右，土卫六的大气在人造太阳的阳光照射下大量冰水开始融化、蒸发，空气中于是多了很多氢气和氧气，随着气温变暖，土卫六藻类不断出现，吸收了不少氮气，释放了不少氧气，于是土卫六空气中的氧气越来越多。人类先是在土卫六建设氢气和氧气生产厂，又在土卫六建设了不少氮肥厂，于是建设了大量的温室大棚种种大量的谷物和蔬菜来消化大量的氮气。
人类起动大量宇宙飞船运送物资到达土卫六、土卫五和土卫四，随着物资源源不断的到达，宇航员和工程师于是利用机器人修建基地和光伏发电站。基地建在冰面上就好像因纽特人的房子，一些科学家和工程师开玩笑说：“我们终于变成因纽特人了！”当然，里面的有些科学家和工程师也是真正的因纽特人，因为他们长久生活和居住的极地，有很多极地生活和生存的经验，值得其他人类学习。
基地建好后，人类于是在冰面上建设太阳能发电站，发电站建好后人类又在土卫五和土卫四上开垦大量的土地用来种植稻谷、种菜和养鱼。随着人类从火星到土卫四和土卫五旅游的人越来越多，土卫四和土卫五变得越来越热闹，于是人类又在总部基地不远处修建了很多定居点。当然，土卫四和土卫五上开垦的土地越来越多，养鱼池也越来越多，人类又在土卫四和土卫五的江河湖泊和大海里上放殖了大量鱼苗，同时释放大量可食用的藻类，这样就可以解决人类的肉食和素食问题。
此时，人类新发明的宇宙飞船和航天飞机的速度已经达到光速在十分之一，太阳系里的地球、月亮、火星、谷神星和木卫三已经有很多人类在居住，所以太阳系变得非常热闹，太阳系里面的空间航线就好像十九世纪的大海一样热闹。各种各样的宇宙飞船和航天飞机在太阳系里飞来飞去，人类在半路还建设有不少宇宙空间站，如果人类的宇宙飞船和航天飞机出问题或者坏了可以停靠在这些空间站维修和维护。
人类于是源源不断从木卫三移民到土卫四和土卫五，在土卫四和土卫五上建设大量的房子，开始用大型机器开坑土地，开始把大量的藻类和鱼苗放进土卫四和土卫五的江河湖泊和大海之中。土卫五和土卫四于是变成成了新的地球，人类源源不断移居这两个星球。 十几年后，土卫六上的植物大量出现，吸收了很多氮气，空气中氮气大量减少，土卫六的温度开始不断升高，空气中的氢气和氧气也不断增加，人类源源不断移民土卫六，随着人类越来越多，种植的植物越来越多，工厂的大量出现，土卫六空气中氮气含量更加少而二氧化碳稍微增多，土卫六夏天温度终于升高到十几二十度，土卫六于是又变成了新的地球。土星这三颗卫星都变成了新地球，随着土星的卫星开发利用越来越多，土星轨道也成为人类最热闹的轨道之一。