寻找生命之旅

苗千

太阳系内一个原本不起眼的天体，逐渐成为众多行星科学家和生物学家瞩目的焦点。各种迹象都显示，除了地球之外，人类最有可能在那里找到生命的存在，这意义重大。

这个天体，就是土星的第六大卫星，被称作“恩克拉多斯”（Enceladus）的土卫二。

这个直径大约为500公里、围绕着巨大的气态行星土星运转的卫星几乎可以反射所有照射到它表面的阳光，此前行星科学家们认为这只是一颗表面几乎被冰层覆盖，不可能有生命迹象的寒冷天体，但美国航空航天局（NASA）在1997年发射了用来探测土星的“卡西尼号”探测器（Cassini Spacecraft），从2004年起对恩克拉多斯进行了10多年的探测，“卡西尼号”探测器发现在冰层之下，这个天体还有着更复杂的结构，这使它有可能孕育出生命，甚至有可能帮助人类解开地球的生命起源之谜。

位于布拉格的查尔斯大学与比利时皇家天文台的科学家们根据“卡西尼号”探测器10多年来拍摄到的恩克拉多斯的高清照片上颜色的变化估计冰层厚度，并利用其他数据建立起数学模型。2016年6月11日，他们在《地质物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）杂志上发表论文《由卡西尼的引力、形状和天平动数据推断恩克拉多斯的内部海洋与冰层条件》（Enceladuss Internal Ocean and Ice Shell Constrained from Cassini Gravity，Shape，and Libration Data）。论文中论述，与此前行星科学家们猜测恩克拉多斯的表面有着几十公里厚的严酷冰层不同，恩克拉多斯的表面冰层厚度差异巨大，其中最薄的南极部分冰层可能只有5公里厚，而冰层最厚的地方在其赤道附近，可能达到35公里。

这颗不大的土星卫星可能具有三层结构：在其表面的冰层之下存在着全球性的海洋，而海水又与地幔直接接触，包裹着它的岩石核心。在含有充足盐分的海水与地幔接触的地方，有可能发生各式各样的化学反应，科学家们正是希望在那里，存在着太阳系中又一处生命的迹象。恩克拉多斯的冰层实际厚度远小于此前科学家们的推测，这个发现意义重大，这说明在这个与太阳距离遥远、吸收阳光能量极少的卫星内部可能存在热量源，在冰层之下是可能深达45公里的海洋。恩克拉多斯的海水成分可能与地球的海水成分接近，但是其深度远大于平均4公里的地球海洋深度。

恩克拉多斯的内部热量从何而来？科学家们怀疑，这颗卫星的能量来自它围绕运转的土星引力。土星的引力使恩克拉多斯的内部产生潮汐能，内部坚硬的岩石内核通过摩擦产生出热量，正是这些热量使恩克拉多斯内部有大量的液态水，也给了人类在其中寻找生命的希望。查尔斯大学和比利时皇家天文台的科学家们所建立的模型也显示，恩克拉多斯的海洋中可能存在着暖流，来自深海的暖流可以不断地把热量传递到浅层海水，在这种条件下极有可能发生各种化学反应，出现复杂的有机分子，而这正是出现生命的最基本条件。

上图：1997年“卡西尼号”太空探测器在执行飞往土星的任务前，在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地待命 下图：土星的第六大卫星土卫二内部结构

问题在于，可能存在生命与确实存在生命不同，想要寻找生命的迹象，科学家们必须发现切实的证据。如何突破几公里厚的冰层，到恩克拉多斯的海洋中去寻找生命？实际上，恩克拉多斯堪称体贴地为从地球远道而来的探测器提供了绝佳的探测条件。在这颗卫星冰层最薄的南极区域，海水经常会如喷泉般冲破冰层喷薄而出，大量的海水被喷射到太空。从2004年开始，“卡西尼号”探测器已经观测到了恩克拉多斯上百次的喷发，因此，探测器甚至无需深入冰层，只需要取得喷射出的海水样本，就有可能探测到生命信号。

2015年，“卡西尼号”探测器曾经飞过恩克拉多斯，观测到了这颗土星卫星冰层下海洋的喷发，并且用它自身携带的仪器分析了喷发液体的成分。“卡西尼号”探测器检测到的硅石颗粒很可能就来自于卫星内部，而其中的甲烷成分也说明在其内部海洋中可能存在暖流。温度较高的海水和一些化学物质起初停留在海洋的底层，随着暖流逐渐升高，然后忽然被喷射到太空中。

恩克拉多斯内部海水的酸碱程度也是决定其中能否产生生命的重要因素之一。在地球环境中，0～14的酸碱环境都可能存在生命，但恩克拉多斯的环境与地球差别巨大，研究它的海洋酸碱程度有助于人们理解在其中可能进行的化学反应，推断出可能存在的生命形式，也有助于人们理解地球自身产生生命的过程。

美国西南研究所的地质化学家克里斯·格雷因（Chris Glein）带领一个研究小组，利用“卡西尼号”探测器上所携带的宇宙灰尘分析器（Cosmic Dust Analyzer）与离子和中性粒子质谱仪（Ion and Neutral Mass Spectrometer）提供的数据建立了一个化学模型。模型显示，恩克拉多斯内部海水的pH值在11到12之间，其碱性与肥皂水接近。格雷因的研究小组在《地球化学与天体化学学报》（Geochimica et Cosmochimica Acta）杂志上发表论文《恩克拉多斯海洋的pH值》（The pH of Enceladusocean），论文认为，恩克拉多斯海洋中的碱性主要来自于一种称为“蛇纹石化”（Serpentinization）的地质化学过程，这种过程多发生在富含镁元素的岩石中，在地球上比较罕见。这种过程同时也会产生氢气，有可能促进在海洋中产生出有机分子，构成生命的最基本材料。

“你不仅是在搜索生命，你也是在搜索对于生命的理解。”美国航空航天局的科学家克里斯·马凯（Chris Makay）这样评价人类对恩克拉多斯上生命迹象的探索。在这样严酷而原始的环境中寻找生命，乃至是最基本的有机分子的踪迹，都会帮助人类理解生命的本质，以及生命在地球上出现的过程。对于生命最早是出现在地球的陆地还是海洋，人们至今仍然存在着争论，对于恩克拉多斯海洋环境的研究也会帮助人们解开地球生命的起源之谜。

人类是如此孤独，我们至今都没有发现地球之外存在任何生命的迹象，我们到底是不是宇宙中唯一的生命？如果我们能够在恩克拉多斯发现哪怕是最原始的生命痕迹，就能说明仅在太阳系中就有两个天体存在着生命，我们或许可以推测，生命是宇宙中一种普遍的存在形式，我们不会永远孤独。