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地外海洋:外星生命的摇篮

2021-01-21杨先碧

科学大众·小诺贝尔 2021年2期
关键词:谷神星土卫六木卫二

杨先碧

地球生命在宇宙中是孤独的吗?随着越来越多的地外海洋被发现,科学家相信外星生命是可能存在的,因为海洋是生命之源。所谓地外海洋,是指地球之外其他星球上的海洋。海洋中的液态分子可以溶蚀和改造岩石,从而为外星生命的起源和演化提供丰富的营养物质。

谷神星:

陨石坑中的神秘亮斑

在太阳系内,除了我们熟知的大行星外,还有不少小个头的星球。它们主要位于火星和木星轨道之间,有50万颗以上。在小行星带众多的星球中,谷神星是最令人瞩目的一个,因为它是小行星带中的大个子,直径约945千米,其质量占了小行星带总质量的1/3。与行星带中的其他天体相比,谷神星实在太另类了,因此科学家将其从小行星中划出来,归类为矮行星。

2015年3月,美国发射的黎明号探测器成功进入环绕谷神星轨道,并对谷神星进行了超过3年的探测。黎明号离谷神星地表最近时,其高度只有35千米。在探测期间,黎明号获得一项重大发现——谷神星的奥卡托陨石坑中分布着一些神秘亮斑。科学家通过分析黎明号收集的重力数据,弄清了陨石坑内部和周围的重力变化,再结合电脑模拟,推算出谷神星存在地下海洋。

科学家用电脑还原了谷神星亮斑的形成过程:2000万年前,一颗巨大的陨石袭击谷神星,砸出了奥卡托陨石坑。这次袭击导致谷神星的地表被砸破,形成了无数条裂缝,地下海洋中的冰冻咸水喷涌而出,形成奇特的“冰火山”奇观。数万年后,咸水不再喷出,水汽逐渐蒸发出来,留下大片白花花的盐层,这就是黎明号所“看到”的亮斑。如果谷神星地下海洋中存在生命的话,科学家希望在那些盐层中找到这些生命的化石。

木卫二:

太阳系内储水最多

木卫二是木星的第四大卫星,比月球稍微小一点,直径为3100千米。木卫二距离太阳同样十分遥远,所以它的表面有厚厚的冰层,其厚度达到100千米。隐藏在冰壳下的海洋也很惊人,居然平均有50千米深,而地球上海洋最深的地方也只有10千米。因此,科学家认为木卫二上的储水量十分惊人,是太阳系内储水最多的星球。

由于木卫二实在太冷了,科学家原本认为木卫二不会孕育出生命。但是,木卫二不仅具有丰富的水资源,还拥有大气层,大气中有支撑生命存活的氧气和水蒸气。更加令人欣喜的是,太空探测器还在木卫二表面发现了黏土,这是可以支持生命演化的重要物质。所有这些科学发现都意味着,木卫二上存在生命的可能性非常大。

科学家曾经认为,木卫二海洋中的主要盐分是硫酸钠。而哈勃望远镜的最新探测表明,木卫二冰冻外壳上可能存在氯化钠,而氯化钠也是地球海洋中盐分的主要成分。如果科学家能确认木卫二海洋中的主要盐分是氯化钠,那么木卫二海洋中就很可能演化出类似地球生物的生命。

土卫六:

地下甲烷海洋

土卫六仅仅比火星小一点点,但是在土星的卫星家族中显得异常大。它的尺寸是土卫六其他卫星加起来的20倍大,和木星的4个大卫星的尺寸差不多。和它们不同的是,土卫六上有大气层,在其表面下还隐藏着一个奇异的液态甲烷海洋。

土卫六很冷很冷,它的温度更接近绝对零度(-273.15°C)。因此,它的外壳是厚达数千米的甲烷冰层,液态甲烷海洋隐藏在这个冰壳下。那里的海面平静如镜,没有一丝波纹。虽然土卫六很冷,也会下雨,那里的甲烷雨下起来要比地球上的任何暴雨都强得多,下完后会形成不少甲烷湖泊;然后经历长达十年的干旱期,那些液态甲烷会逐渐挥发成甲烷气体。在地球上,甲烷气体是我们日常所用燃气的主要成分。

如果土卫六上有生物生存的话,它们一定特别微小,而且特别顽强。在地球上,与土卫六上的甲烷海洋较为类似的水域是南极的沃斯托克湖。数百万年以前,这片湖就被封冻在冰层下,从那以后,它的液态深度就没有变化了。一个俄罗斯科学研究小组钻取了湖中的液体,发现其中只有构造十分简单的生命。

海卫一:

液氮海洋中的硅基生命

海卫一是海王星的卫星中最大的一颗,直径有2700千米。海卫一是太阳系中最冷的天体之一,其表面温度低于-233°C。因此,海卫一的外壳也是冰壳,只不过那不是水冰,也不是甲烷冰,而是罕见的氮冰。冰壳下是液态海洋,其主要成分是液氮。在地球上,液氮是有名的制冷剂,可以帮助人们储存和运输食物。

科学家发现海卫一内部有不少放射性物质,它们在衰变后可产生大量的热量,这是海卫一地下海洋得以存在的重要原因。科學家推测,海卫一内部的放射性物质可再为地下海洋供热45亿年。由于海卫一有冰壳和地下海洋,它也会出现“冰火山”。而且这些“冰火山”的喷射十分惊人,可以达到8000多米的高度。

地球上的生命是以碳元素为基础演化而来的,它们被称为碳基生命。由于液氮难以支持碳基生命,而且海卫一海洋中的放射性特别强,研究人员推测海卫一的地下海洋中可能存在硅基生命,它们是以硅元素为基础演化而来的,没有DNA、蛋白质等大分子,而更像科幻作品中的机器生物。这些硅基生命十分细小,以液氮海洋中的微量物质(如硅酸盐、甲烷、硫酸盐)为食。

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