外星海洋裡的未知生命會是什麼樣子的?

2020-12-22 騰訊網

最近的發現使天體生物學家認為,衛星是太陽系中最有可能存在外星生命的地方。現在,正計劃在未來10年內進行幾次重大的太空任務,以尋找那裡的生命跡象。

與我們鄰近的行星不同,有些衛星擁有大量的液態水。例如,木星的衛星,木衛二(又稱歐羅巴,Europa)被認為含有液態水比地球上所有海洋加起來還要多。厚達數千米的表面冰層保護著這片水域,以及其中的所有生命,免受太空輻射和小行星撞擊。

從土星的衛星,土衛二(又稱恩科拉多斯,Enceladus)和歐羅巴噴出的羽狀水柱表明,它們的內部可以支撐液態海洋,不是由太陽加熱,而是由其核心的放射性衰變或由它們軌道上行星的引力所產生的潮汐加熱。現在有證據表明,在一些衛星上存在有液態的海洋,包括木衛二、土衛二、木衛四(又稱卡利斯託,Callisto)和木衛三(又稱蓋尼米得,Ganymede)。今年6月發表的一項研究估計,土衛二海洋大約有10億年的歷史。還有人認為它可能有數十億年的歷史,有足夠的時間讓生命進化。

這些海洋被認為是鹹的,含有氯化鈉,就像地球上的海洋一樣,這是對發現類似地球生命前景的又一提振。

此外,液態水和海洋下的巖石地幔之間很可能存在一個界面,這意味著海洋深處存在著有趣的化學反應,科學家們認為這些化學物質是地球上生命起源的關鍵成分。例如,美國宇航局(NASA)的卡西尼號(Cassini)探測到土衛二的羽流中含有複雜的有機分子,這些分子暗示著衛星海底存在熱液噴口。

在地球的深海中也存在著類似的噴口,在那裡巖漿與鹹水交匯,提供熱量、化學物質和有助於複雜化學反應的基質。一些科學家認為這些基質是生命最初在地球上進化所需要的。在地球海洋的深處,幾乎沒有陽光,就像木星和土星的衛星一樣。但這並不意味著沒有生命。事實上,在地球上,這樣的噴口充滿了生命。

大約20年前,英國廣播公司(BBC)的紀錄片《外星人的自然史》(Natural History of a Alien)指出,整個生態系統也可能以歐羅巴上的深海熱泉為基礎。一組科學家提出,細菌將形成食物鏈的基礎,利用化學合成從噴口中提取能量,並在海底上方數英裡處建造高高的沉澱物管道。

其他生物,比如像魚一樣的動物,會刺穿這些管子,吸入大量的細菌作為食物。它們會抵禦競爭對手,保衛自己的牧場。反過來,它們也會被鯊魚一樣的動物捕食,它們的身體呈流線型,速度快,利用回聲定位來發現獵物。

這比大多數科學家期望在那裡發現的要先進得多。

哈佛大學地球和行星科學教授諾爾(Andrew Knoll)說,即使在地球上,在地球90%的歷史中,唯一存在的生命也是微生物。因此,如果太空中存在生命,很可能是微生物,而像木衛二或土衛二這樣的地方,必須完全依靠化學合成來獲得能量,因此只能維持少量生物。

天文學教授兼哈佛生命起源計劃的負責人薩斯洛夫(Dimitar Sasselov)說,但這樣的生態系統仍然可能實現。該計劃支持多學科研究,旨在發現宇宙中是否存在豐富的生命。雖然木衛二的海洋寒冷且缺乏能量,但並不排除在那裡進化出規模較小的複雜生態系統。

薩塞洛夫說:「猜測很有趣。我的直覺是,在那裡有很多進化創新空間,在那裡,可以擁有一些很小但具有掠奪性的東西,它是一個多細胞生物而不是單細胞。」

我們計劃訪問的另一個衛星呈現出一個完全不同的謎題。

土星的衛星,土衛六(又稱泰坦,Titan),是已知的地球之外唯一在其表面有穩定液體的星球。2005年,卡西尼號飛船的惠更斯號探測器在那裡著陸時,傳回了類似地球地貌的圖片:河床和海洋。

但是,泰坦的雲、雨和海不是水,而是由液態甲烷和乙烷組成的,它們是地球上天然氣的組成部分。任何存在於那裡的水都會凝固成巖石和山脈,因為它的表面溫度在-180C(-292F)左右。

這意味著,雖然它的景觀看起來很熟悉,但實際情況卻是完全陌生的。如果有生命存在,它將依賴甲烷,而不是水,而且將是奇異的生命,我們所不知道的,真正的外星人。

薩塞洛夫說,泰坦上存在生命是有可能的,也是有道理的,但也是「完全不同的、獨立的生物化學」。薩塞洛夫的長期目標是弄清楚是否存在一種替代生物化學,以及如何在實驗室中創造它。

地球上的生命依賴於磷脂構成的細胞膜:由磷氧頭和碳鏈尾組成的分子鏈,這些分子鏈相互結合,在水中形成一層柔性膜。

以甲烷為基礎的生命需要另一種方式來形成細胞。

2015年,由化學工程師克蘭西(Paulette Clancy)領導的康奈爾大學(Cornell University)研究小組發現,由氮、碳和氫組成的小分子可以構建適合泰坦生存條件的細胞。

從那時起,美國宇航局的研究人員已經證實,泰坦的大氣層中存在乙烯基氰化物,這種有機化合物可以提供這樣的細胞膜。因此,至少在理論上,泰坦巨大的甲烷海洋中,可能存在著能夠形成截然不同生命的細胞。

美國亞利桑那州立大學的天體生物學家費舍爾(Theresa Fisher)說:「在某些方面,我們在地球上看到的是一個偶然的問題。在其他世界的生活中,我們可以看到巨大的潛在的多樣性。」

加州大學戴維斯分校(University of California, Davis)人類學榮譽教授赫迪(Sarah Blaffer Hrdy)補充道:「可能會出現一種螢光現象,顯示出新的、非常多樣化的生物體,它們佔據了一系列新的生態位。假設這些生物中的任何一種進化到像鯨目動物或大象那樣具有社會性、智慧和溝通能力,以及像黑猩猩或猩猩那樣善於操縱、靈巧和聰明,它們最終為什麼不能進化出更先進的技術和文化能力。」

賓夕法尼亞大學的古生物學家薩蘭(Lauren Sallan)認為,外星生命將是微生物,而微生物的存在途徑會有很多。

她表示:「就多細胞外星人而言,事情可能變得更加複雜。我們會意識到他們在從事相同的工作,因為一切都集中在吸收能量或消耗東西來獲取能源上。但他們採取的方式將是不可預測的。」

哈佛大學天文學教授夏博諾(David Charbonneau)說:「我們真的不知道生命的極限是什麼。這就是為什麼我們需要發射更多的探測器來檢測衛星。」

所以,這是一個好消息,我們正計劃這麼做。

美國宇航局今年夏天宣布,它的蜻蜓計劃(Dragonfly mission)將於2026年發射,2034年到達泰坦。並將著陸一架類似無人機的飛行器,探索數10個有希望的地點,尋找生命跡象。

美國宇航局還在探索能否派遣一艘自主潛艇去研究泰坦最大的克拉肯海(Kraken Mare)的可能性。該海域寬度約1000公裡(621英裡),深度估計為300米(1000英尺),大小與北美五大湖相仿。這將是探索另一個世界海洋的第一次機會,也將為未來探索木衛二和其他衛星地下水域的潛艇設計提供參考。該任務仍處於概念階段,大約20年後,科學家和工程師開始研究如何建造這樣一艘潛艇。

有趣的是,土衛六還被認為在它冰冷的外層下有一個液態的海洋,這意味著除了它以液態甲烷為基礎的奇異表面生命外,它的表面下還可能存在更多類似地球的生命。

在同一個星球上存在不同類型生命的另一種可能性是木衛三,木星的衛星。一些科學家認為這顆衛星有幾層不同的海洋,被不同深度和壓力下形成的不同類型的冰隔開。如果是這樣的話,理論上講,每一層都可以容納適合該深度和局部條件的不同生命形式。

歐洲航天局(European Space Agency)將於2022年進行果汁計劃(Juice mission),訪問木衛三,該計劃還將訪問木星的另外兩顆衛星——木衛四和木衛二,研究它們的宜居性,並尋找生命的跡象。

與此同時,美國宇航局的「木衛二快船」(Europa Clipper)計劃繞木星軌道運行,並多次飛越木衛二,以考察它是否具備適合生命生存的條件。起飛日期為2023年。美國宇航局也在討論最早在2025年向木衛二發射著陸器。

美國宇航局支持的一項私人計劃是前往土衛二尋找生命,如果能在今年晚些時候獲得批准,該計劃有望在2025年啟動。

但是,要真正弄清楚這些外星海洋中存在什麼生命,我們需要派遣一艘潛水器,這將是一項很棘手的任務,因為這種潛水器必須能鑽過幾公裡厚的冰層到達海洋。美國宇航局正在資助一些關於如何做到這一點的概念性研究。

2018年在華盛頓舉行的美國地球物理聯盟(American Geophysical Union)會議上,伊利諾斯大學芝加哥分校(University of Illinois at Chicago)和美國宇航局的科學家們提出了一個概念,那就是用核動力「隧道機器人」在木衛二上尋找生命。他們的機器人會在冰層和水面的下降過程中採樣,通過光纜將信息傳回地面。

但是,如果那裡的生命形式被證明是真正的外星人,我們可能很難發現它們。也有可能那裡根本沒有生命存在。

然而,在遙遠的未來,大約50億年後,當我們的太陽耗盡氫燃料,並開始膨脹為紅巨星時期,在太陽最終死亡之前,將融化這些衛星上的冰,並使它們變成更像地球的地方。它們的表面應該有液態水,氣候也應該更溫和,或許會開啟那裡生命存活的可能性,或者至少為逃離焦土的難民提供避難所。

在遙遠的未來,如果想要生存,我們都必須成為移民,並希望這些新的居住世界歡迎我們,因為我們自己的世界變得太熱,不適合生存。

相關焦點

  • 外星紀錄片,讓我們離這道未知的世界又邁進了一步
    科幻一直以來都是大多數人心裡的一個創口,向裡看就像新世界一樣新鮮,但是卻夾雜著對未知的恐懼。《外星世界》這部四集的連續劇,確切的說是四集的外星紀錄片,讓我們離這道未知的世界又邁進了一步。想像一下我們的太陽系有幾顆行星圍繞著太陽轉動,那麼同樣也會有人問那其他的恆星呢,是否也會有行星圍繞著它在轉動,迪迪爾奎羅茲25年前就發現了太陽系以外的系外行星。迄今為止發現了4000多顆系外行星,那麼外星生命是否存在?
  • 木衛二上疑似有深度達100公裡的海洋,難道外星生命一直近在眼前
    太陽系內存在著很多顆的行星和天然的衛星,這些星球中僅僅只有一顆星球孕育了生命。那便是我們人類所居住的地球,不過隨著人類文明的快速提升,人類已經不再滿足於只居住在地球上了,人類渴望尋找到外星生命,渴望和外星人交流,也渴望能夠去到遙遠的,太陽系之外的世界。
  • 木衛二上疑似有深度達100公裡的海洋,難道外星生命一直近在眼前?
    太陽系內存在著很多顆的行星和天然的衛星,這些星球中僅僅只有一顆星球孕育了生命。那便是我們人類所居住的地球,不過隨著人類文明的快速提升,人類已經不再滿足於只居住在地球上了,人類渴望尋找到外星生命,渴望和外星人交流,也渴望能夠去到遙遠的,太陽系之外的世界。
  • 它認可了外星生命的存在,會被證實嗎?
    它表達了對外星生命的態度,會被證實嗎?雖然在人類歷史上,目擊不明飛行物或者外星生物的案例不在少數,但沒有證據證明有人類與外星生命體直接接觸過,因此引起了人們對外星生命體存在與否的思考,它們是否真的存在呢?
  • 外星智慧生命會導致人類滅絕?40年前發射的飛船,或傳達錯誤訊息
    科學界相信,地球不會是宇宙中唯一的綠洲,宇宙的其他地方也肯定會有生命甚至高級智慧生命的存在。但在經過數十年的探索,科學家們收穫寥寥。在上個世紀,美國宇航局(NASA)展開了主動聯繫外星生命的計劃,其中一項就是通過飛行器給外星生命「送信」,在上世紀70年代,NASA發射了旅行者1號和旅行者2號飛船,幫助人類聯繫外星生命。但是現在,研究人員警告稱,人類當時的做法是危險的,因為在人類送出的「信件」中,外星生命可能會混淆人類想要表達的意思。
  • 它們是太陽系的兩個衛星,存在海洋和降雨,可能會有生命存在
    除了這些關乎人類未來生命命運的因素之外,我們探索宇宙還有一個重大目標,那就是尋找地外生命。站在宇宙的角度,外星生命存在的概率基本是100%,而在沒有真正尋找到地外生命之前,有關外星生命的東西也只能是一些猜測。宇宙是否存在其它生命,對於人類未來的宇宙觀和發展方向有著很大的影響。
  • 章魚來自外星?科學家:木衛二或有生命
    達爾文的進化論講述了人類以及地球上所有生物的來源,但是進化論只是一種猜測,能否應用在所有生物的身上,想必大家都很明確,這麼多年來科學家根據世間萬物的觀測研究發現:章魚可能來自外星,並且發現木星的衛星,木衛二可能存在生命!
  • 外星生命構成未必是「碳基」
    我們知道,現在地球上的生命都有一個共同的特點,以碳元素為構成基礎,我們稱之為碳基生命。小到微生物大到海洋生物,碳元素都起到了主體構架作用。所以人類以往在尋找外星生命的時候會以碳基為標準。不過近些年來科學家們發現生命可能是多樣形態的,也就是說碳基不是唯一的生命形式。再加上近年來科學家們發現宇宙中還有暗物質的存在,暗物質存在已知宇宙的任意一個角落,但我是我們人類現在的科技水平還是無法研究和利用暗物質,我們的未知量過於龐大,所以生命的形式也不能確定是以碳基為基礎的。
  • 科學家猜測,外星智慧生命可能有五大特徵,人類的認知能力有限
    雖然人類經過半個多世紀的地外文明搜尋計劃,依然沒有發現任何的外星文明,但是科學家對外星智慧生命的各種猜測卻非常多,有科學家對外星智慧生命提出了六大可能特徵,下面我們就一起去了解一下。第一大特徵、外星智慧生命有更先進高級的語言和文字。
  • 宇宙這麼大,你一定好奇過太陽系之外的世界,這篇文章帶你暢想外星生命
    在覆蓋著廣闊海洋的行星上,生命可以以類似海洋環境居民的水生生物的形式存在。在一個有著強大的引力和稠密的大氣層的世界裡,可能存在著體型巨大、力量強大和極有可能具有攻擊性的生物(由於生活條件惡劣)。在冰冷的世界裡,也許只有細菌才有可能存活,為了生存,它們可能正在形成巨大的生命網絡。
  • 《海獸之子》:一段關於生命誕生與成長的故事
    在新海誠執導的電影《天氣之子》取得票房與口碑的成功之後,又出現一部相當有質感的電影《海獸之子》。如果說《天氣之子》透過陰晴不變的天氣來代表人們多變的心情,並在最後以主角跳脫外界的影響,以相信自身內心所希望的理想來收尾。那改編自五十嵐大介的同名漫畫《海獸之子》,就是以廣闊無邊且充滿神秘的海洋為主題,通過片中角色與觀眾本身跟大海的連接,講述一段關於生命誕生與成長的故事。
  • 雙語:地球上最早的生命和外星生命可能是紫色的
    達斯薩爾馬說,外星生命可能會以同樣的方式茁壯成長。施維特曼告訴美國趣味科學網站說,從海洋到南極洲幹谷再到植物葉子表面,到處都發現過這種紫色生物體。視黃醛色素也存在於較為複雜的動物視覺系統中。研究人員寫道,這些色素在眾多生物有機體中的出現,暗示它們可能在很早的時候就在生命之樹眾多分支所共有的祖先體內完成了進化。施維特曼說,甚至有一些證據表明,被稱為「嗜鹽菌」的現代紫色喜鹽微生物可能與地球上某些最早的生命形式有關,這些生命曾經在海洋中的甲烷噴口附近旺盛生長。
  • 如果月亮從未形成,地球上會是什麼樣子?
    生命會是什麼樣子?這裡是濤濤隨記,本篇文章介紹如果月亮從未形成, 地球上會是什麼樣子?那麼 月球到底最初是如何形成的?幸運的是月球的軌道運行和引力作用,使地球傾斜23.4度,產生的潮汐使地球自轉速度減慢到,恰好能讓生命倖存下來,或者這只是我們的假想。儘管有個流行的理論認為,月球不再是生命存在的必要條件,沒有月球我們真的能生存嗎?我們會如何生存?其實 藉助太陽和木星的引力生命仍然可以在沒有月球的情況下進化,但是如何進化?
  • 1億年後的地球會變成什麼樣子?科學家給出的答案,你可能不信!
    人類對於未知世界的探索一直沒有停止過步伐也是永無止境的,隨著我們探索的越來越多了解到的也就越來越廣泛眾所周知。我們所賴以生存的家園已經存在了45億年了。在這漫長的歲月中曾經誕生了恐龍這樣龐大體積的神獸,也誕生了璀璨的人類文明,所以說,地球不僅僅只單身了人類這一種生命。
  • 科學家認為:大量外星生命已經死亡!
    研究稱銀河系存在著大量死亡外星生命 在銀河系之中,恆星的數量大約在1000億顆-4000億顆之間,按照公式計算,在銀河系形成後的80億年左右時間裡,外星文明就已經出現了。 這意味著,如果按照地球生命的演化來看,大約在銀河系形成後的40億年左右,原始生命就已經在銀河系中出現了。
  • 科學家:外星智慧生命不存在?人類就是奇蹟,他們發現了什麼?
    關於外星生命、甚至是外星智慧生命一直是人類比較感興趣的話題,因為我們一直堅信宇宙就像是一個海洋,而各個星球就像是海洋中的島嶼一樣;
  • 《海獸之子》再發絕美海報 夏日海洋裡與「海獸」一起乘風破浪
    電影《海獸之子》繼發布黃海為其操刀設計的海報引得眾人連連稱讚後,近日,電影再發布一張絕美主題海報,網友直呼:「光是看到這些電影海報,就已經要迫不及待走進影院感受夏日的海洋,再過一次夏天了」。目前,電影預售已開啟,一張電影票帶你重回夏天,電影將於11月20日全國上映。
  • 天文學家席捲整個天空,尋找外星生命的跡象
    天文學家將首次使用28臺巨型射電望遠鏡在整個天空中尋找外星生命的跡象,這是對空前文明的前所未有的追捕。該項目是由私人資助的Seti研究所與新墨西哥州的超大型陣列天文臺(世界上最強大的無線電臺之一)之間的合作。
  • 離我們最近最有可能存在外星生命的星球有哪些?
    離我們最近最有可能存在外星生命的星球有哪些?時間:2015-07-25 14:13   來源:川北在線整理   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:離我們最近最有可能存在外星生命的星球有哪些?
  • 冥王星上發現古怪物體,有移動的痕跡,難道是未知的外星生物?
    難度在冥王星上面存在著未知的生物麼,還是說這是外星文明的產物,要知道冥王星的環境是非常惡劣的,因為它遠離太陽,所以冥王星的地表溫度非常的低,平均溫度為零下200攝氏度,就連氮氣都會結冰,更不要說活的生命的了,天文科學家認為這個奇怪的東西有可能是冰山。