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太陽系外側的土衛(wèi)二等冰質(zhì)衛(wèi)星是否可能擁有微生物或其他外星生命形式？

NASA 航天器卡西尼號（Cassini）收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了一些有趣的新現(xiàn)象，暗示了這種可能性。

土衛(wèi)二是一顆小型衛(wèi)星，其冰層下面含有由液態(tài)水組成的海洋?？ㄎ髂崽柊l(fā)現(xiàn)，該衛(wèi)星噴出的氣體羽流中含有氫氣?？茖W家由此做了許多推斷，他們認為，土衛(wèi)二上存在與地球海洋底部高溫裂隙處類似的水熱化學反應。

至少在地球上，深海熱泉里生活著許多微生物。因此，被 NASA 稱為“海洋世界”的那些遠離地球的冰質(zhì)衛(wèi)星上可能存在生命。

一排排羽流從土衛(wèi)二表面的冰縫中升起。圖片版權：NASA/JPL-Caltech，通過 Space Science Institute

NASA 行星科學主任詹姆斯·L·格林（James L. Green）表示：“這將是測試我們的理論、查看那里是否存在生命的一個好機會?！?/p>

這是卡西尼號的最新發(fā)現(xiàn)。這艘航天器已經(jīng)對土星及其衛(wèi)星和土星環(huán)進行了 13 年的探索，目前只剩下了幾個月的工作時間。4 月 22 日，卡西尼號將前往土星和土星環(huán)之間的軌道。它將在那里環(huán)繞土星運行 22 圈，并在 9 月結束任務，墜入土星的大氣層。

根據(jù)周四發(fā)表在《科學》期刊上的一篇論文，卡西尼號的發(fā)現(xiàn)還顯示，土衛(wèi)二羽流中測量到的二氧化碳、氫氣和甲烷的含量處于不平衡狀態(tài)，這為生物提供了維持生命所需要的能量來源。

這篇論文的首席作者、圣安東尼奧市西南研究院空間科學與工程部門項目主任小 J·亨特·韋特（J. Hunter Waite Jr.）表示：“這意味著那里有可能存在支持微生物系統(tǒng)的化合物?！?/p>

在周四發(fā)表于《天體物理雜志通訊》的另一篇獨立論文中，另一個研究團隊利用哈勃空間望遠鏡再次發(fā)現(xiàn)了從木衛(wèi)二表面升起的類似羽流。木衛(wèi)二是木星的大型衛(wèi)星之一，其冰層下面也擁有一片海洋。

卡西尼號之前曾發(fā)現(xiàn)土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六上存在甲烷海。由于這一發(fā)現(xiàn)，一些科學家提出了向土衛(wèi)六派遣飛船的建議。

土衛(wèi)二的體積很小，直徑只有 498 公里，因此它在地質(zhì)學上缺乏吸引力；科學家很早就認為它的內(nèi)部可能是結凍的固體。不過在 11 年前，卡西尼號發(fā)現(xiàn)了從土衛(wèi)二南極地區(qū)升起的羽流，這是該航空器做出的最為重大、最令人吃驚的發(fā)現(xiàn)之一。

土星的潮汐力對土衛(wèi)二的拉伸和擠壓似乎產(chǎn)生了足以使冰融化的熱量。根據(jù)卡西尼號的其他發(fā)現(xiàn)，科學家認為，土衛(wèi)二不是僅僅在南極附近擁有可以生成羽流的水池，這顆衛(wèi)星的冰層下面是一片遍布整個星球的海洋。

2015 年 10 月，卡西尼號下降到了距離土衛(wèi)二表面不到 48 公里的地方，并用一件儀器對霧狀羽流中的顆粒進行了收集和確認。這些顆粒主要由水分子組成，但韋特博士及其同事還發(fā)現(xiàn)了氫氣分子，其體積占比高達 1.4%。

NASA 的演示說明了研究土衛(wèi)二南極羽流的科學家為何認為這顆衛(wèi)星上的水可能與巖石中的礦物質(zhì)發(fā)生相互作用。這種水熱化學反應與地球海洋底部高溫裂隙處的水熱化學反應類似。地球上的深海熱泉里生活著許多微生物。圖片版權：NASA

氫元素是宇宙中最常見的元素。不過人們認為，在土衛(wèi)二這么小的衛(wèi)星上應該不會探測到任何氫氣，因為土衛(wèi)二的引力太弱，無法將氫氣長時間維持在衛(wèi)星表面。

西南研究院地球化學家克里斯托夫·R·格萊因（Christopher R. Glein）是上述《科學》論文的另一位作者，他表示：“發(fā)現(xiàn)氫氣本身就很讓人吃驚?！?/p>

在考慮了可能持續(xù)產(chǎn)生氫氣的各種方式以后，科學家認為，水熱反應是生成大量氫氣最合理的解釋。每個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成?？茖W家報告說，根據(jù)地球物理模型，當溫度很高的水流過巖石時，巖石中的礦物質(zhì)會捕獲氧原子并釋放氫氣。

土衛(wèi)二上似乎擁有足以支持微生物的能量。“這是我們第一次有能力計算外星海洋的卡路里值，”格萊因博士說。在被問及這個卡路里值是多少時，格萊因博士表示，土衛(wèi)二上可用的能量相當于每小時 300 個披薩餅的熱量。

加州山景城 NASA 艾姆斯研究中心的行星科學家克里斯托夫·P·麥凱（Christopher P. McKay）沒有參與此項研究，他表示：“對于土衛(wèi)二的宜居性來說，這是一個很好的結果。”

麥凱博士說，這種氫氣含量遠遠超出了微生物的需求。

不過，氫氣的存在并不能證明土衛(wèi)二存在生命。它可能暗示了相反的結果。

在地球上，深海熱泉里產(chǎn)生的氫氣很快就會被微生物吸收。不過，土衛(wèi)二的海洋卻能釋放大量氫氣并使其抵達太空。這可能意味著這顆小型衛(wèi)星上沒有可以利用氫氣的生命。例如，在一場部門會議上，NASA 太空生物計劃領導人瑪麗·A·佛伊泰克（Mary A. Voytek）表示：“如果你擁有這樣一堆比薩餅，它們轉眼就會消失?！?/p>

或者，生命可能存在，但是受到了其他因素的限制。“如果那里存在生物，那么它們算不上很活躍，”佛伊泰克說。

在未來的很長一段時間里，科學家將無法獲得更多數(shù)據(jù)。

卡西尼號將不會繼續(xù)圍繞土衛(wèi)二進行近距離飛行。這艘航空器的燃料已經(jīng)不多了，它的任務將在 9 月結束。在最后幾個月，卡西尼號將轉到另一個軌道上，以便探測土星的內(nèi)部性質(zhì)，并對土星環(huán)的內(nèi)部進行近距離觀測。

NASA 目前沒有重返土星或土衛(wèi)二的計劃。不過，該機構目前正在為一項價格高達 8.50 億美元的任務征集建議。NASA 已經(jīng)透露了一些感興趣的領域，其中之一就是探索土衛(wèi)二和土衛(wèi)六。

土衛(wèi)二的發(fā)現(xiàn)也有助于木衛(wèi)二探測器（Europa Clipper）的設計。該探測器將在 2020 年代發(fā)射，以便對木衛(wèi)二進行研究，這也是 NASA 的下一項重大行星任務。

在《天體物理雜志通訊》的最新論文中，由巴爾的摩市空間望遠鏡科學研究院威廉·B·斯帕克斯（William B. Spark）領導的一群研究人員介紹了哈勃空間望遠鏡 2016 年的一次觀測。此次觀測發(fā)現(xiàn)，木衛(wèi)二表面似乎升起了水蒸氣羽流。兩年前，這些研究人員曾在木衛(wèi)二的同一位置發(fā)現(xiàn)類似的羽流。

此外，NASA 的伽利略號航天器曾在 1990 年代發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二的這個位置異常溫暖。如果這里發(fā)現(xiàn)深海熱泉，科學家將不會感到吃驚?！安还茉谀睦?，地球物理學原理都是相似的，”佛伊泰克博士說。

翻譯 熊貓譯社 劉清山

題圖來自 Wikipedia

? 2017 THE NEW YORK TIMES