外星生命的希望之地,除了金星和土衛六,這顆星球同樣非常宜居

2020-09-22 姿勢分子knowledge

最近,金星上空發現的磷化氫暗示那裡有生命存在可能的新聞引起了不小的轟動,甚至可以說這是迄今為止最接近發現地外生命的一次。

令人興奮的是,在尋找地外生命的路上,人類最近似乎交上了好運。除了金星之外,科學家們又發現了一顆有可能適合生命存在的天體。這個天體不是大家經常討論的木衛二或者是土衛六,也不是火星或者月球,而是一顆看似不太起眼的衛星——土衛二

從遠處看,土衛二並沒有什麼特別之處,和普通的衛星十分相似。但是,當我們換個方式去看它的時候,就會發現土衛二還是有很多故事值得說一說的。

如果靠近去看土衛二或者將土衛二的圖像放大,你會發現它的表面有許多溝壑縱橫交錯。如果離得遠一點再看它,直到溝壑小得看不見,你又會發現它十分潔白平整,像一顆懸浮在宇宙中的水晶球。而且,這個水晶球閃閃發亮,因為它的表面覆蓋著一層水冰,晶瑩剔透。

更進一步,如果我們不僅僅用肉眼去觀測,而是從其他波段的電磁波進行觀測,還會發現其他不同尋常的事情。天文學家利用紅外波段對它進行過觀測,發現這些冰的形成時間並不長,也就是說,土衛二上可能仍然在進行著生產水冰的活動。而這個過程,很可能來自於它的內部。

2005年,著名的土星探測器卡西尼號就發現了土衛二不安分的一面。在它的表面,有四條平行的巨大裂縫,科學家稱之為虎紋裂縫。卡西尼號發現,虎紋裂縫中有大量的鹹水羽流噴射出來。科學家進一步研究,在虎紋裂縫中繪製出了100多個這樣的巨大噴泉。

研究表明,這些裂紋來自於土衛二繞土星公轉過程中時所產生的潮汐力。隨著土衛二運行的位置不斷變化,土星的引力也會拉動著土衛二內部的巖石或者液態反覆運動,從而產生地熱。這種地熱可以將水甚至巖石融化,而內部結構的運動也會導致地表裂縫的形成。就這樣,融化了的水從裂縫中噴射而出,然後來到地表之後又被冷卻,於是形成了覆蓋在衛星表面的冰層。

雖然在2017年9月的時候卡西尼號探測器就以墜入土星的方式結束了自己的命運,但它留給我們的信息仍然具有極高的研究價值。最近,科學家們在對卡西尼號可見光及紅外測繪光譜儀(VIMS)的數據進行了重新的分析,果然有了新的發現。紅外圖像顯示,這些虎紋裂縫的周圍,分布著結晶冰的光譜特徵。

在地球上,天然產生的冰基本上都是晶體結構,也就是分子嚴格按照的規律來排列的。而在太空中,由於溫度過低(一般來說要低於110開爾文,也就是-163攝氏度),所以水分子在相互撞擊之後就會當即凍結在一起,根本來不及按規則排列,所以它們通常都是無定形的。在地球上沒有這麼寒冷的自然環境,所以即使水分子已經結成了冰,但依然保持著一定的能量,促使它們移動到自己該去的位置上。

了解了水冰的這一特性,我們就可以通過其微觀結構,對宇宙中的那些冰進行研究,推測它們經歷過的一些過程。

有趣的是,土衛二表面的這些冰都是結晶冰,而非無定形的。科學家指出:我們可以對它們的結晶程度進行研究,獲得一定的信息。如果我們發現這些結晶冰比其他的冰更加晶瑩剔透,那麼就可以推測它們是由溫度相對較高的水形成的。對於寒冷的土衛二來說,溫暖的水當然是從虎紋裂縫中噴射出來的星球內部的水了。

這個想法很合理,但是實際研究的時候,科學家們還是遇到了問題。法國南特大學的Rozenn Robidel所領導的團隊意外發現,整個土衛二的表面都有這樣的結晶冰分布。即使是沒有裂紋的北半球,也能夠檢測到這樣的結晶冰。如果水不是從裂紋裡噴射出來,那麼這裡的冰為何會像其他由溫水結晶而來的冰一樣擁有著這樣的結構呢?

唯一合理的解釋,就是一些比較特殊的地質活動。他們認為,土衛二的北半球也經歷著地質運動,只不過在形式上和南半球有所不同。南半球的活動較為劇烈,導致巨大的裂紋形成。而北半球則相對「溫柔」一些,地殼在漫長的歲月裡緩緩斷裂,導致內部的水重新回到了地表,然後被冷凍成結晶冰。

根據他們的分析,北半球的地質活動很可能與地下海洋的一些熱源有關,而這些熱源的壽命相對比較短,只有幾百萬年的時間。因此,通過這一點,我們也可以推測該區域地表的形成時間。

該團隊中的另一位研究人員、南特大學的天文學家Gabriel Tobie解釋說:「紅外波段告訴我們,它的南極表面是很年輕的,這沒有什麼可奇怪的,因為那裡噴射出來的冷凍物質清楚地告訴了我們這一點。現在,憑藉著這些紅外線之眼,我們可以回顧歷史,並且聲明北半球的一大片區域看起來也非常年輕,還有可能在地質時間線上相對不那麼遙遠的時間以前有過一些活動。」

這樣的研究不僅僅局限於土衛二,也可以幫助我們對其他天體進行研究。歐洲和美國都有意向木星的衛星發射探測器,其中探測的一個重點就是木衛二。和土衛二一樣,木衛二也有著液態海洋,並且是最有希望孕育生命的天體之一。木星的其他三顆大衛星,也都極有可能擁有地下液態海洋,而這樣的研究也可以從側面來證實這一點。

雖然位於地下,但液態海洋既提供了水也提供了合適的溫度,這是生命存在的基礎條件。這些天體的地下海洋究竟是一個怎樣的世界,吸引著無數科學家的關注。也許有一天,當我們能夠進入到那片海洋的時候,會看到一個繁華的世界。

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