神奇，木衛二會自己發光！科學家欲藉機尋找地外生命

2020-11-12 姿勢分子knowledge

在太陽系中，太陽是唯一發光的天體。它憑藉著核心處的核聚變所釋放的巨大能量，照亮了整個太陽系。在這個半徑超過1光年的系統中，其他天體都只能靠反射太陽的光芒才能亮起來。

可神奇的是，在幾億公裡之外，科學家發現了一顆天體可以在沒有太陽直射的地方發出光芒！在背向太陽的一側，它憑藉著驚人的螢光，讓科學家們為此驚訝不已。這顆星球，就是木星的衛星——木衛二。

（圖片說明：木衛二）

木衛二是太陽系中最特殊的衛星之一，它的巖石地表之下隱藏著一個深度達到100公裡的巨大液態海洋，水資源儲量遠遠超過了我們的地球。因此，長期以來，木衛二都被科學家看作是地球之外最適合生命存在的天體之一。

即便如此，我們仍然非常困惑：木衛二又不是恆星，不能進行核聚變，應該是不會發光的。想像一下，如果月亮也會發光，我們可能永遠都只能看見滿月，至少不可能看到今天這樣的陰晴圓缺。那麼，木衛二釋放的光又是從哪來的呢？

科學家進一步研究後發現，「一個巴掌拍不響」，木衛二發光不僅僅是自己就能完成的，還離不開它的宿主行星，太陽系的巨無霸木星。

（圖片說明：木衛二表面看木星假想圖）

木星不僅僅在體積和質量上是太陽系的行星之首，它的磁場也異常強大，傲視群雄。在圍繞木星公轉的同時，木衛二還要承受木星的強大輻射。當一些高能粒子射出木星之後，由於沒有大氣層和磁場的保護，木衛二隻能靠自己的身軀將這些高能粒子硬抗下來，這就是螢光的能量來源。

那麼，木衛二螢光的產生機制又是怎樣的呢？

顯然，這一定與木衛二表面的物質結構有關，科學家意識到，這些螢光是我們探測這一內容的重要途徑。於是，他們利用光譜儀，對木衛二進行了觀測。光譜儀可以將天體發射或反射、折射的光進行分解，判斷天體所含的物質。

（圖片說明：木衛二和木星）

在此之前，科學家們就已經有了一些猜測，認為木衛二的表面可能和地球類似，包含一些硫酸鎂、氯化鈉等物質。科學家們認為，正是這些物質在溶於水後，通過高能量的輻射，就會發出螢光。簡單來說，高能粒子會給這些物質的電子提供能量，使其向高能態躍遷。然後，「習慣」了低能態的電子會躍遷回去，原本吸收的能量就會以光子的形式釋放出來，這就是我們看到的光。

NASA噴氣推進實驗室（JPL）的科學家們指出：歐羅巴表面的物質正是產生螢光的根本，不同的化合物對輻射的反應不盡相同，產生的螢光也不一樣。有些地方的螢光看起來是綠色的，其他地方可能是藍色的，還能看到白色的螢光。通過這些不同的螢光，科學家就能反推出產生螢光的物質。

（圖片說明：科學家模擬木衛二黑夜側的螢光）

JPL的科學家Murthy Gudipati指出：「我們推測，黑夜側的冰輝可以在木衛二表面成分方面提供額外的信息，這些成分如何變化，也可以給我們提供線索，了解木衛二是否具備適合生命生存的條件。」在11月9日發表於《自然天文學》上的論文中，他以主要作者的身份向我們介紹了本次研究的內容。

在論文中，他和他的團隊指出：「憑藉著獨一無二的輻射環境和地質及成分的多樣性，木衛二的冰在夜間出現的光輝也是非常與眾不同，和我們太陽系中其他的現象都不一樣。」

為了更好地了解木衛二上發生的事，研究人員專門打造了一個實驗設備，他們稱之為歐羅巴高能電子和輻射環境測試冰室（Ice-Heart）。研究人員將這臺設備帶到馬裡蘭州蓋瑟斯堡，那裡有一臺高能電子束設備，可以模擬木星的強大磁場。

同樣來自於JPL的Bryana Henderson是本次研究的合著者之一，他說：「不過，我們最終看到的現象還是有些始料未及的。當我們嘗試新的冰成分時，螢光就會發生變化。然後我們凝視良久，問：『又是新的，對吧？這肯定是沒見過的螢光啊。』然後我們就用光譜儀對著它進行觀測，結果每一種冰都有著不同的光譜。」

另外一位參與者Fred Bateman是另一位參與者，他在實驗中負責向模擬的冰進行輻射。他們把冰放在鋁管中，降溫到大約100K（-173℃）來模擬木衛二表面的環境，然後Bateman會施加輻射。他介紹說：「看到氯化鈉水溶液的螢光水平比較低，是令我們忍不住說『哇塞』的時候。」

不僅僅是氯化鈉，如果是碳酸鈉溶液的冰，也會出現類似的情況。相反的，如果是硫酸鎂的溶液，螢光則會增強。

（圖片說明：本次模擬中，光照、微光和全暗條件下冰在輻射下發出的螢光）

通過這樣的研究，我們可以對木衛二的表面成分進行研究。作為太陽系最宜居的天體之一，木衛二被寄予厚望。它的地下海洋中到底有什麼，也是科學家最好奇的問題之一。我們目前還不能近距離對它進行探測，因此通過光譜進行分析是最有效的方法。通過光譜，我們可以知道木衛二表面有什麼物質，甚至有希望發現有機物，而有機物又是生命存在的基礎。

同時，根據計劃，NASA將在幾年後向木衛二發射專項探測器——歐羅巴快船，對這顆衛星進行實地考察。由此可見，科學家們有多麼期待在這裡尋找到地外生命。這樣一來，就尤其可以說明本次研究的重要意義，當歐羅巴快船發射升空之時，它的任務之一或許就是本次研究的延續，幫助我們尋找木衛二上的生命。

（圖片說明：木衛二可能擁有著巨大的地下海洋）

另外，雖然這次研究針對的是木衛二，但這個研究方法和思路可以應用到其他木衛或者更遠的天體上。

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    」雖然在宇宙中，除了地球之外，一直到今天，仍然沒有在任何一顆星球上發現生命的痕跡，但是，伴隨著科學的發展，越來越多的科學家都相信，除了地球之外，生命一定還普遍存在於多顆星球之上，拿太陽系來說，除了地球之外，還有多顆星球被科學家們看好，其中被認為最有可能發現地外生命的星球，就是木衛二。
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    太陽系中的另一顆「生命星球」雖然在宇宙中，除了地球之外，一直到今天，仍然沒有在任何一顆星球上發現生命的痕跡，但是，伴隨著科學的發展，越來越多的科學家都相信，除了地球之外，生命一定還普遍存在於多顆星球之上，拿太陽系來說，除了地球之外，還有多顆星球被科學家們看好，其中被認為最有可能發現地外生命的星球
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