土卫二上有生命吗?

时间:2023-09-24 13:30:08 来源:网友投稿

“卡西尼号”飞越土卫二喷泉柱

恩克拉多斯(土卫二)是土星的83颗卫星之一。当“旅行者一号”飞船在1980年探测土卫二时,这颗土卫看上去只是太空中很不起眼的一个小小“雪球”。2005~2017年,“卡西尼号”飞船对土星系统(土星及其卫星)进行了深入探测。“卡西尼号”发现,被冰封的土卫二很可能存在温暖的地下海洋,而且这个海洋在释放甲烷气体。科学家对这一发现深感惊讶:在地球上,一部分甲烷是由微生物分解有机物产生的,那么,土卫二的甲烷是否也如此?这当然值得好好研究。

土卫二是一颗奇异的“冰球”

不着陆探测生命迹象 ?

地球生命是由有机分子作为根基的,而甲烷是最简单的有机物。当“卡西尼号”飞行并穿越从土卫二表面喷射的巨型水汽柱时,它探测到了甲烷。土星是一颗有多条环的气态巨行星。在小小的土卫二环绕巨大的土星的过程中,土星非常强大的引力场挤压并拉伸土卫二,土卫二的内部因为这样的摩擦效应而升温。因此,巨大的水汽柱通过土卫二冰壳上面的裂缝从地下喷射而出,直入太空。

经过进一步探测,科学家已经确信土卫二存在地下海洋。2022年底,一个科学团队经过计算后推测:如果土卫二上能够演化出生命,那么土卫二喷出的甲烷就很有可能是由微生物之类的生物分解有机物而产生的。要想证实这一推测是否正确,就需要对土卫二进行更深入的实地调查。该团队指出,虽然土卫二地下海洋中的假想生物总量很小,但要想知道土卫二的地下海洋中是否存在与地球微生物相似的微生物,可能只需向土卫二发射一艘环绕探测器就足够。

用鉆地探测器探索外星地下海洋?其实很难(想象图)

土卫二地下海洋(示意图)

该团队指出,发送机器人穿透土卫二的冰壳、深潜到土卫二的地下海洋中寻找生命显然很难。更具有可行性的是,发射一艘搭载最先进设备的探测器环绕土卫二,让它像“卡西尼号”那样在土卫二的水汽柱中取样,如果它能在土卫二表面着陆当然更好。

该团队通过数据模拟发现,只需经过更充分的准备,让更先进的环绕飞船进入土卫二的水汽柱中,就可能查明土卫二的甲烷是否由地下海洋中的微生物产生,而无须深入到土卫二内部去探测。

土卫二与地球有可比性?

土卫二距离地球12.9亿千米,它每33小时环绕土星一圈。虽然土卫二个头不大,但它的表面引人注目:土卫二看上去就像一个反射阳光的巨大池塘,而且它反射阳光的方式与太阳系里的其他天体都不一样。沿着土卫二的南极,至少100根巨大的水汽柱从土卫二表面的裂缝喷出,看上去就像是从地球上的活火山喷出的岩浆。

科学家相信,土卫二的喷泉状水汽柱中包含的水蒸气、冰颗粒等物质参与了土星环的形成。“卡西尼号”提取的土卫二水汽柱样本中包括多种气体和多种颗粒,其中的甲烷气体之多,令人不禁联想到在地球海底毫无光线的热液喷口存在的非凡的生态系统。

外星海洋可能也存在“白烟囱”(想象图)

地球海底的“白烟囱”

海底热液喷口位于两个相邻的构造板块边缘,热液喷口犹如“白烟囱”,喷射出富含矿物质的海水。由于得不到阳光,热液喷口周围的生物依靠由“白烟囱”释放的化合物中储存的能量来生存。

尽管黑暗无比,液压巨大,热液喷口周围却充满大大小小的生物。其中最简单的生物就是被称为“产烷生物”的微生物,它们在没有阳光的条件下能自我驱动。它们通过转化氢气和二氧化碳来获取能量,在此过程中释放一种副产品——甲烷。

在前述的最新研究中,科学家的模拟计算是基于这样一种假设:土卫二的地下海洋中也有热液喷口,并且也有产烷生物。在这种假设下,科学家算出了土卫二的产烷生物总量,并估算了这些生物的细胞及其他有机分子可能通过水汽柱被喷射出来的概率。

科学家惊讶地发现,这样计算出来的假想土卫二产烷生物总量只相当于土卫二地下海洋里的一头鲸的质量(如果那里真有鲸的话)。但就算这样,进入土卫二表面水汽柱中的有机分子之多,仍然足以让环绕飞船探测到。

其实并非想的那么简单!

土卫二最近引起了许多科学家的关注,他们对详细探测土卫二提出了多个建议。其中之一是“土卫二环绕着陆器”,如果该建议被采纳,那么该探测器将可能从2050年开始对土卫二进行环绕和着陆探测。

前述科学团队发现,如果土卫二上真的存在生物圈,那么其存在迹象一定会出现在土卫二喷射的水汽柱中,因此无须着陆探测就有可能发现这种迹象。不过,环绕探测器必须多次穿越这些水汽柱,以采集到足够的样本,从而确定水汽柱中是否真的有微生物细胞和一些有机分子。

外星海洋可能也存在“白烟囱”(想象图)

“土卫二环绕着陆器”抵达目的地(示意图)

该团队承认,要想在土卫二的水汽柱中发现完整的细胞,希望很渺茫。毕竟,就算有土卫二地下海洋里的生物细胞随着水汽柱被喷射出来,其存活或保持完整的可能性也很小。因此,该团队建议对土卫二生命探测的重点应该是寻找有机分子,例如氨基酸,这些分子是生命存在的间接证据。

考虑到计算结果表明土卫二的假想生物量太小,该团队承认有可能根本无法在土卫二的水汽柱中发现足够数量的有机分子,从而无法确定土卫二上是否有生命。

科学家已经花了几十年时间来寻找外星生命(或者说寻找外星活细胞),但依然没有亮眼的发现。他们希望,土卫二最终能带来惊喜。

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