地外生命探索的最大熱門——歐羅巴(木衛2)

2020-12-04 冥維空間

科學界對於外星生命的好奇和想像一直都沒有停止過,也沒有停止過對外星生命的探索,很長時間以來,火星都是地外生命探索的首選目標,原因很簡單它和地球太像了,首先它和地球是鄰居而且有著同樣的大氣層,有著一年四季的變化,也都有水等等,但是自1960年以來,人類通過近50次的火星探測,每一次的發現都不能證明火星生命的存在,幾乎每一次的希望重新點燃又被很快澆滅,這不禁讓人覺得失望,然而假設我們把目標轉向其他星球呢?

地外生命探索的最大熱門--歐羅巴(木衛2)

在距離地球6億千米的地方,有一顆大小與月球相仿的衛星圍繞著木星公轉,它有著數千米厚的冰蓋,冰蓋下是數百千深的海洋,那裡洋流奔洶湧,在這個伸手不見五指的海洋世界中,可能孕育著無數複雜的有機生命,這顆星球就是木星的其中一顆衛星,我們稱之為——木衛2,或者——歐羅巴。

我們一直認為火星上極有可能出現生命,但近年來隨著一系列的科學發現,木衛2卻一躍成為地外生命探索的最大熱門。如果你以前對這個星球不了解,第1次聽說它的相關數據,你一定會覺得我在亂編才會說它有生命存在,木衛2的赤道地區表面平均氣溫為零下163℃,兩極更低只有零下223 ℃,這麼低的溫度下怎麼可能有生命存活呢,還真的有可能,只不過不是在陸地上而是在海洋中。

木衛2有一個巨大的全球性海洋,海洋的表面覆蓋著一層8~16千米厚的冰層,冰層下的海水深50~80公裡,含水量幾乎是地球的兩倍,科學家通過探測發現木衛2的海洋是富含氯化物的,如果木衛2的海洋裡遊泳,不小心嗆了一口水,這個水的味道是和我們家裡吃的鹽沒有什麼兩樣的。

圖解:海洋的表面覆蓋著一層8~16千米厚的冰層

別看木衛2不大,它的含水量比地球多的多,而在太陽系中富含水資源的星球也並不罕見,算上水的固體形態(冰),地球的儲水量在整個太陽系看來也只是個小字輩,太陽系中水量最豐富的星球是海王星,它的水量大概在地球的9.2~13.5倍之間,排名第二的是土星,土星內部的含水量很難估計,但是土星環上的含冰量絕對可以秒殺地球,除此之外,木衛3,土衛6,木衛4,海衛1,木衛2等衛星的水量也比地球高,需要著重說的是冥王星,雖然它已經被踢出了太陽系的行星之列,但是這個覆蓋著白雪的矮行星含水量還是要比地球高那麼一點。

圖解:左為歐羅巴 右為地球含水量對比圖

一個完整的生態系統需要由四個部分組成

有水就會有生命存在的希望,而木衛2冰層下的海洋之中就孕育著存在生命的希望,說到這裡你可能會有疑問,在那個伸手不見五指的海洋之中,沒有一點太陽的照射,而我們知道生命是需要從周圍的環境中獲得能量的,這些能量是生命合成有機物的必備條件,在地球上大多數的生命所獲取的能量都是通過植物的光合作用來的,而木衛2的海洋中黑漆漆的一片沒有能量來源生命如何發展延續呢,這個問題我們可以從地球上獲得答案,一般一個完整的生態系統需要由四個部分組成:

非生物的物質和能量生產者消費者分解者

這四者形成一個閉環,維繫著生態系統的物質循環使生態系統不至於崩潰,其中生產者就是能夠把簡單的無機物合成有機物的生物,它們是整個生態系統的基石,消費者就是代表著不能生產,只能通過消耗其他生物來達到存活目的的生物,分解者是生產者的反面,它們是生態系統中將死去的動植物中富含的有機物重新變為無機物的生物,地球上的生產者大致可以分為兩種:

一類:以我們日常生活所常見的綠色植物和海藻為代表,它們通過光合作用將空氣中的二氧化碳和土壤中的水等無機物轉化成有機物,並釋放出氧氣,將光能轉變成生物有機體中的化學能。

二類:許多細菌可以利用化學反應過程中產生的能量來合成有機物,這個過程稱為——化能合成作用,一種比較常見的化能合成作用可能就發生在你們家的魚缸中,養魚的時候需要在魚缸中培育硝化細菌,它們就能夠利用氨氧化成亞硝酸,和亞硝酸氧化成硝酸石產生的化學能合成有機物,它們參與了氮循環並在水質淨化過程中扮演了重要的角色。

圖解:硝化細菌

有關於木衛2的海洋中是否可能存在生物群落,可以在地球上找到答案

在深海的一些活動的火山口,微生物就可以利用海底噴發出來的硫化氫物質氧化時產生的能量合成有機物,這些微生物處在食物鏈的底端起到了和地面植物一樣的作用,這種在深海的生態系統叫做——熱泉生態系統,因此在不需要太陽的情況下,是可以形成一個完整的生態系統的,由於木星強烈的潮汐作用,木星的衛星上都出現了強烈的火山活動,木衛2表面的冰層上也發現了有火山噴發的特徵,因此木衛2的深海火山也可以像地球那樣為生命提供能量。

外源種子

木衛2表面星星點點的撞擊痕跡中找到了粘土,說明木衛2曾經受到過小行星和彗星的撞擊,小行星與彗星可能會攜帶多種非生物成因的胺基酸,烷烴和糖類等化合物,它們為木衛2的生命起源提供了外源種子,木衛2的冰層也並非鐵板一塊,由於冰層之間的互相劇烈作用,冰層表面的物質會被帶入海水之中,來自小行星與彗星的胺基酸,烷烴和糖類等化合物會一同進入海水之中,如此一來在木衛2巨大的海洋中生命存在的三大必要條件,水,能量和有機物就完全具備了,這就提供了可能孕育生命的環境。

如果木衛2冰層的海洋中含有足夠的氧氣,就可以維持30億千克生命的存在,淨化的時間足夠長是可以出現大型生命體的,當然這都只是猜測,究竟有沒有大型生命體存在,還需要更進一步的探測,但是木衛2的巨大的海洋有表面寒冷而堅硬的冰殼覆蓋保護,目前為止這些冰層的厚度還是未知的,想要從厚厚的冰層鑽孔並探測生命幾乎是不可能的。但是2016年9月的一個發現為未來木衛2生命探測提供了一個便利的途徑,天文學家通過哈勃望遠鏡拍攝到木衛2表面水汽羽流的噴發物,這暗示著這個冰冷的衛星會噴射出水汽羽流,海水會像噴泉一樣通過冰層的裂縫從海底噴射到表面,並攜帶著深海中的各種物質,這就提供了一種直接獲取木衛2內部樣本的機會,而不再需要登錄木衛2並鑿開那數達幾千米的冰層。

圖解:水汽雨流的噴發物,這暗示著這個冰冷的衛星會噴射出水汽雨流,海水會像噴泉一樣通過冰層的裂縫從海底

黃媂結語·太陽系存在生命的天體可能不止一個

在太陽系和木衛2類似的衛星,還有土衛2,它倆的相似之點真的很多,一樣的排行第2,一樣被厚厚的冰層包裹,一樣在冰層的下方有著流動的海洋,一樣具備生命所需的全部條件,尤其是兩個衛星的冰層裂縫都有噴射雨流的存在,這意味著科學家們只需要分析出噴射雨流的成分,就能對冰下神秘的深海展開研究,因此這兩顆衛星一定會成為將來太陽系內生命探測的重點。除了木衛2和土衛2,另外一顆土星的衛星也將是生命探測的目標,那就是土衛6,這個太陽系中唯一具有濃密大氣層的衛星,不過要說土衛6上如果有生命可能與水無關。

和地球一樣,土衛6表面上有降雨和液體流動,有河流,有湖泊,有海洋,但這些成液態並流動的並不是水而是甲烷,乙烷和其他碳氫化合物,土衛6具有類似地球水循環一樣的甲烷循環,據估算當土衛6大氣層中的甲烷濃度超過80%時,就會產生上升氣流並形成厚厚的雲層,降落甲烷雨,土衛6有水但都被鎖在非常深的地下而且溫度極低,很難對生命的存活起到幫助,土衛6很像一面時光鏡子,它與早期的地球海洋環境相似,因此也有理由相信土衛6的甲烷海洋中可能孕育著生命,這些生命可能利用海洋中碳氫化合物等有機物獲取能量並支持生命的新陳代謝,有科學家還提出了一種有機物與氫的光化學反應模型,土衛6大氣中的乙烷和乙炔等與氫氣反應,生成甲烷的反應,能夠產生能量可支持生命體的存活,該模型還預測該化學過程會造成土衛6表面上的乙烷,乙炔和氫氣等反應物的含量相比大氣層上部較低,這也在後續的研究中得到了一定的證實,儘管這不是生命存在的確鑿證據,但這些發現大大提升了土衛6中生命存在的可能性。

另外有科學家通過模擬土衛6環境,在實驗室中形成了類似於細胞膜的結構,這也是支持土衛6存在生命的一項實驗,目前大多數對土衛6生命的探測與猜想都是基於這些生命是不需要水就能生存的,因此即便在土衛6上發現了生命,它們的樣子也會和我們完全不一樣。

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