太空探索已将地球科学的疆域拓展至太阳系最遥远的角落。新一代探测任务正为这一领域照亮前路。
2017年，卡西尼任务在历经十余年对土星、其光环及众多卫星的深入探测后画上句号。彼时，外太阳系探索的前景一度黯淡。尽管朱诺号探测器已于2016年抵达木星，但NASA将重心转向火星和小天体探测，使得外太阳系在近半个世纪以来首次面临“探测器荒”——尽管卡西尼任务及其前辈留下的诸多科学谜题仍未解答。
正如小行星带将太阳系划分为内外两部分，行星科学领域也长期存在类似分野。岩质行星（内太阳系）的研究常被视为地球科学的延伸，相关学者多具地球科学背景，活跃于地质学会议与院系；而气态巨行星及其卫星（外太阳系）的研究则主要由天体物理学家和天文学家主导。这种划分在《自然》系列期刊中亦有所体现：内太阳系研究多由地球科学编辑团队处理，外太阳系研究则归属天文学领域，这也部分解释了为何《自然-地球科学》与《自然-天文学》刊登的行星科学研究存在差异。这种分野的形成并不令人意外——地质学家曾踏上月球，但我们对木星、土星的认知几乎全部依赖望远镜与探测器遥感。
然而，随着外太阳系天体的高分辨率观测数据日益丰富，一片全新的地球科学疆域正在展开。我们得以从地质学视角解析这些遥远世界的形成、组成、演化与环境。本期两篇论文展现了外太阳系地球科学的广阔图景：在迥异的物理参数下，地球熟悉的地质过程正以“异星版本”悄然运行。
冥王星虽已被“降级”为矮行星，但十年前新视野号的飞掠影像无疑揭示了其复杂的地质活动本质。Denton等人的研究探讨了冥王星与其最大卫星卡戎的形成机制。类似地月系统，冥王星与卡戎被认为起源于一次巨型撞击。但与月球由撞击碎片聚合而成的理论不同，该研究提出卡戎可能是被冥王星“近乎完整捕获”的——这意味着两者的地质演化路径与地月系统截然不同。
即便在土星光环中，地球科学过程亦有其踪迹。Hyodo等人的研究通过分析冰质环状颗粒与非冰微陨石碰撞后的污染速率，加入关于土星环年龄的争论。他们发现，微陨石撞击产生的汽化物质大多被土星的引力与磁场清除，仅有微量沉积于环状颗粒表面。因此，这种“自清洁”机制表明，土星环的明亮外观未必指向年轻年龄。
卡西尼任务终结后，外太阳系探测一度陷入低谷，本期刊登两篇外太阳系论文实属难得。这并非因学界兴趣匮乏——《自然-地球科学》始终致力于联结而非割裂太阳系研究，姊妹刊《自然-天文学》亦秉持相同理念。两刊均刊发全太阳系范围的行星科学研究，区别仅在于前者面向更广泛的地球科学群体，后者侧重空间科学社群。期刊的定位绝非强化内外太阳系的传统分野，而是有意促成学科交叉。
所幸，外太阳系并未被人类探索的脚步遗弃。新一代探测任务正开启冰巨星研究的新纪元：朱诺号任务已获延期，继续环绕木星运行；欧空局的“木星冰卫星探测器”（JUICE）于2023年发射，将探索木卫三、木卫四与木卫二；NASA的“欧罗巴快船”任务于2024年10月启程，旨在评估木卫二冰下海洋的宜居性；NASA“蜻蜓号”探测器计划于2028年奔赴土卫六（泰坦），研究其有机化学与地表环境。与此同时，行星科学界正迫切呼吁开展天王星探测任务——这将为研究甚少涉足的冰巨星形成与演化提供关键数据。
尽管这些任务需至2030年代甚至更晚才能抵达目标，其科学目标皆深深植根于地球科学。无论是地球抑或冥王星，我们欢迎来自太阳系任何角落的顶尖地球科学研究。
参考文献
：
Outer planet frontier of geoscience.
Nat. Geosci.
18
, 1 (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01627-7
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