太空任務「透鏡」：探索土衛六極低溫環境下的碳氫循環

土衛六又稱「泰坦」，是土星最大的衛星，也是太陽系除了地球，唯一地表有大量液體的天體，甲烷和乙烷以液態及氣態參與地質與大氣之間的化學反應循環，與地球水循環十分類似。美國太空總署（NASA）噴射推進實驗室團隊，今年月球與行星科學會議提出全新任務構想：「透鏡」（LOOKING GLASS），旨在將土衛六當成地球「暗鏡」，深入探索碳氫循環、地質活動與潛在外星生命相關的化學研究。

▲ 土衛六的碳氫循環與地球水循環十分類似。「透鏡」任務提案發射環土衛六繞低軌道的探測器，近距離直接探測了解碳氫循環如何運作。（Source：NASA）

土衛六有濃厚大氣層與地表湖泊、地下海洋，地表下也可能有高壓冰層，形成複雜結構。大氣產生的複雜有機分子可能沉降至地下海洋，催化形成生命基礎物質的化學反應。然尚缺乏整體性框架整合動態化學過程，「透鏡」旨在填補缺口。

任務構想為設計繞行土衛六低軌道的探測器，配備三項主要科學儀器：

紅外線光譜儀：判別土衛六表面組成，區分水冰與碳氫化合物，探測冰火山活動及地表侵蝕地形。
合成孔徑雷達（SAR）：提供高解析度地表影像，探測並解析地下碳氫儲層、風成沙丘與冰火山構造。
雷達測高儀：量測地表起伏與湖泊海拔、河道坡度及冰殼厚度，建構內部結構模型。

▲ 土衛六碳氫化合物湖泊集中在北極附近，可能是因季節性氣候變遷造成。最大湖泊是克拉肯海（Kraken Mare），面積比北美洲五大湖區所有湖泊總和還大。天文學家想了解更多湖泊數據，包括地表湖泊是否有與地下海洋相連的通道，讓湖泊與地下海洋物質相互交換。（Source：NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS）

此外，藉X與Ka波段電波，保持與地球通訊，重力測量儀可重力探測地下海洋厚度。

團隊希望能釐清下列問題：土衛六表面的碳氫化合物湖泊是否與地下海洋相互連通？降水在湖泊的化學循環過程扮演何種角色？河流與沙丘的形成機制為何？冰火山活動是否為大氣甲烷的主要補充來源？平流層高度的冰晶雲，驅動變化的機制為何？此外，土衛六地下海洋的海底，是否如電腦模擬推算有高壓冰層？

「透鏡」任務若達成，將對理解土衛六碳氫循環、大氣動力機制、有機化學過程與地質活動有重大突破，並可能啟發對地球碳氫化合物與生命起源的新思考方向。團隊認為：「這類最先端的研究任務或可解開太陽系最深邃的謎團之一，即碳氫化合物如何產生，甚至知道生命怎麼來。」