巨行星卫星的生命信息探寻

欧阳自远++王琴

在浩瀚的宇宙中，我们只知道地球有生命繁衍，地球生物物种的进化出现了具有高等智慧的人类，构建了高度文明的社会。寻找地外生命是人类开展深空科学探测的出发点之一。地外生命探寻将极大丰富对生命的基本认识，也将对地球生命的起源和太阳系早期演化等重大科学问题提供新的科学论据。

地外生命探寻

火星是地外生命探寻的首选目标，自1960年以来，人类通过近50次火星探测，表明当今的火星没有生命活动的迹象。中国学者通过对提森特（Tissint）火星陨石的研究和美国好奇号火星车对火星样品的探测确证，火星曾经存在过生命。当今地外生命探寻的关注目标转移到太阳系巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的卫星，特别是木星和土星的天然卫星木卫二和土卫六。

 木星最大的四颗卫星（由左至右分布为木卫四、木卫三、木卫一和木卫二）

木星是迄今为止太阳系中具有最多卫星的行星，已发现66颗天然卫星，俨然是一个小型的太阳系，因此常被称为木星系统。1610年，伽利略最早用望远镜发现木星最亮的四颗卫星，被后人称为伽利略卫星。

木卫二

木卫二（又名Europa，欧罗巴），它是太阳系中最有可能存在生命活动的天体。木卫二距离木星67万km，直径3138km。木卫二是一个典型的冰态行星，具有一个铁-镍的核、硅酸盐质的幔和冰质的壳。

木卫二赤道地区表面温度平均为-163℃，两极更低，只有-223℃，所以表面的水是永久冻结的。木卫二表面覆盖一层8～16km厚的冰层，冰层下为海洋，海水深50～80km。光亮的冰面广泛分布褐色网状裂缝，这些网状裂缝可能是受到木星潮汐力的作用使冰壳破裂、漂移所产生的。网状裂缝被壳底海洋的沉积物如各种盐类和有机物所充填并溢出冰面。

 木卫二冰壳表面复杂的褐色网状裂缝

伽利略号探测器上的磁强计揭示木卫二表层下存在高电导率物质层，推断冰层下海洋的盐度与地球海水接近。木星的伽利略卫星都出现了强烈的火山活动，木卫二表面的冰层上也发现有火山喷发的特征。木卫二洋底发现有火山活动，为海水提供热能，随着海水深度的增加，温度也逐渐增高。

木卫二不断遭受到小行星与彗星的撞击，小行星与彗星携带有多种非生物成因的氨基酸、烷烃和醣类等化合物，它们为木卫二生命的起源提供了外源的种子。太阳系空间的高能量粒子、宇宙射线等太空辐射与木卫二表面冰层发生相互作用，引发活跃的辐射分解过程，也可能为木卫二生命提供能量和有机物。

总之，木卫二冰层下的海洋中具有丰富的液态水、有机物和热能，提供了木卫二海洋深部有可能孕育生命的环境。有科学家计算，在木卫二冰壳下的海洋中含有足够的氧气，可维持30亿千克的微生命存在。

中国的深空探测预计在2020～2030年期间开展木星系统—木卫二生命信息探测。

 木卫二表面冰壳裂缝中喷出的水柱（艺术绘画）

土卫六

美国航空航天局于1997年10月发射卡西尼号探测器，2004年7月与土星相遇，2004年末，卡西尼号将“惠更斯” 探测器投射到土卫六（又名Titan，泰坦）表面，探测土卫六表面是否存在生命活动的信息。

土卫六是土星最大的卫星，直径5150km，仅小于木卫三，是太阳系第二大卫星。土卫六是太阳系唯一具有浓密大气层的卫星，达到1.5个大气压。土卫六的大气主要由82%～99%的氮、1%～6%的甲烷和其他极微量的气体组成。

土卫六大气层内存在非常活跃的、复杂的有机化学过程，这些特征与40亿年前的地球相近。土卫六具有地球类似活跃的水循环，循环主体是甲烷。土卫六表面的河流、湖泊和海洋的主要液态成分是甲烷、乙烷和其他烃类混合物，冰壳深处则是水和氨组成的地下海洋。这与地球早期的古海洋相似，具有生命繁衍的必要条件。土卫六将会是未来地外生命探测的重要目标天体。

土卫六的“似干酪根”

经计算，土卫六表面液态甲烷和乙烷的储量相当于16万亿～160万亿吨碳， 为地球上已知石油和天然气储量的数十倍;土卫六表面的“似干酪根”的储量高达160万亿～640万亿吨，为地球上已知煤储量的数百倍。