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土卫二,命悬硫磷
  新华网 ( 2017-05-02 07:47:49 ) 来源: 《环球》杂志
 

  “水有了,有机物有了,现在连能量来源都有了。虽然生命所需的硫和磷还没有被发现,但这不影响土卫二上升成为太阳系中最有可能存在地外生命的地方。”

《环球》杂志记者/林小春 刘娟娟

  美国国家航空航天局(NASA)近日宣布,确认卡西尼号探测器在土卫二喷出的羽流中探测到了氢气,这意味着土卫二具备生命存在的几乎所有已知要素。

  土卫二又叫恩克拉多斯星,虽然与希腊神话中的巨人同名,但这个表面被厚厚冰层覆盖的白色星球,直径只有大约500公里。它由恒星天文学之父威廉·赫歇尔于1789年发现,是太空时代之前发现的土星众多卫星之一。

  科学家们从未停止过对土卫二的探测研究,从发现这颗卫星向外喷出冰喷泉,到探测到它的南半球冰下存在海洋,再到如今确定了羽流中含有氢气……科学家们有足够理由说,土卫二可能是目前寻找外星生命最理想的地点。

每小时产生300个比萨饼

  氢气的发现是卡西尼号在2015年10月向土卫二表面进行深度俯冲的结果。科学家们近日发表在美国《科学》杂志上的研究显示,利用光谱仪,卡西尼号确定了土卫二羽流中含有98%的水和1%的氢,其余是二氧化碳、甲烷和氨等的微量分子。科学家们称,氢以前一直难以找到。

  NASA称,在土卫二的岩石核心与其位于冰壳之下的海洋之间,很可能正在发生热液化学反应,在地球上,这样的化学反应会使微生物在地球海底的炽热裂缝中繁殖生长,这意味着土卫二同样可能哺育生命。

  土卫二地下海洋中的氢可能会与二氧化碳通过一种被称为“甲烷生成”的过程相结合,这一过程将产生副产品甲烷。如果在土卫二的海洋中真的生活着微生物,那么它们可能利用这种能量作为养料。

  据得克萨斯州西南研究院的地球化学家克里斯托弗·格莱因称,土卫二的能量供应大约相当于每小时300个比萨饼——土卫二似乎拥有支持生命的充足能量供应。

  生命存在需要三种基本条件,分别是液态水、代谢能量和正确的化学成分(主要包括碳、氢、氮、氧、磷和硫)。尽管土卫二地下海还未被探测到有磷和硫存在的证据,但NASA表示,这颗土星卫星的岩心化学性质与一些陨石类似,科学家相信其中有磷和硫。

  得克萨斯州西南研究院的亨特·韦特是发表在《科学》杂志上的相关论文的共同作者之一。他说,“水有了,有机物有了,现在连能量来源都有了。虽然生命所需的硫和磷还没有被发现,但这不影响土卫二上升成为太阳系中最有可能存在地外生命的地方。”

“巅峰之作”

  卡西尼号探测器1997年发射升空,经过7年的跋涉,2004年进入土星轨道,之后不断将土星及其卫星的相关数据和图像传送回地球。

  卡西尼号让人类了解到,土星的卫星数量多达62颗,而不是之前观测到的18颗或者30颗,这些卫星独具个性:土卫六的冰壳下都是流动的液体,土卫五的大气中氧气含量丰富,当然,最神奇的还要数土卫二。

  2005年,卡西尼号发现土卫二南极分布着一些被称作“虎纹”的平行条带状地貌,并有冰屑间歇泉喷出,科学家因此猜想土卫二可能有一个“地下海”。

  2014年,科学家利用卡西尼号2010年至2012年3次近距离观测土卫二获得的数据,分析确定了土卫二的引力场。研究发现,土卫二的引力场存在“引人注目的不对称性”,其中南极的引力较弱,但又大于根据其地形计算得出的数值。他们认为,“起到弥补性作用”的是南极表面下的液态水,因为水的密度大于冰,形成的引力也大于冰。

  2015年3月,科学家根据卡西尼号在2004~2007年观测到的数据,发现土卫二喷出的海水中除了水之外,还有构成岩石的二氧化硅微粒。科学家认为,二氧化硅微粒是部分岩石成分在高温水中溶解后又急剧冷却时出现的。地球上的温泉和从海底涌出的热水中也含有二氧化硅微粒,因此在土卫二的岩石质海底,很可能与地球海底一样,有高温热水从裂缝中喷出。在地球海底的热液喷口,有被地热加热到数百摄氏度的水喷出,地球最初的生命诞生时,很可能以这种热水中含有的硫化氢为食。

  2015年10月28日,卡西尼号从土卫二喷射出的羽流中穿过,在距土卫二表面49公里处的羽流中发现了氢气(科学家近日确认了其成分)。这是卡西尼号离土卫二最近的一次,也是它最后一次飞越土卫二。

  卡西尼项目科学家琳达·施皮尔克说,卡西尼号的最新发现是其“巅峰之作”。

  然而,就在为人类的太空探索事业立下赫赫战功时,卡西尼号却面临着燃油即将耗尽的窘境。最让科学家头疼的是,一旦卡西尼号的燃油低于其设定的临界点,飞船就会失去控制,甚至和土卫二这样的小个头卫星相撞,对卫星上可能存在的生命痕迹造成致命伤害,就像陨石撞地球可能导致恐龙灭绝一样。

  为此,科学家们不得不为服役20年的卡西尼号安排了一场悲壮的谢幕——从4月开始,卡西尼号逐渐降低飞行轨道,在降低燃油消耗的同时,完成在土星和土星环之间缝隙地带22次往返式探索,到9月15日这一天,在完成最后一次数据传输后,坠入土星大气层,进行自我焚毁。

你好,小伙伴

  在太阳系中,作为可能孕育生命的星球,土卫二并不孤独,它还有一个小伙伴——木卫二。

  NASA向媒体透露,其将在2020年之后启动旨在探索另一支外星生命“潜力股”木卫二的“欧罗巴”计划。这项计划已经被正式命名为“欧罗巴快帆”,这个命名源自于19世纪驰骋在大西洋上的飞剪式快速帆船。欧罗巴快帆将以每两周一次的频率飞掠木卫二,探测木卫二大气成分、内部结构及其冰层。

  NASA称,同土卫二一样,木卫二也显示了存在维持生命所需要素的证据。

  有关土卫二的发现是由已经绕土星飞行了13年的卡西尼号捕捉到的,而有关木卫二的发现则是由哈勃望远镜获得的。

  在木卫二上,哈勃望远镜观察到了“很可能”是去年喷发的烟柱,这意味着那里存在着一种生命可以赖以生存的化学能量。

  哈勃望远镜发现这些烟柱的位置与它在2014年发现一处烟柱证据的位置相同。NASA称,来自木卫二的图片支持有关木卫二烟柱可能是一种在同一区域间歇性爆发的真实现象的证据。

  NASA副局长托马斯·楚比兴说,“这些研究让我们朝着回答‘地球之外还有生命吗’这个问题迈出了一大步。”

来源:2017年5月3日出版的《环球》杂志 第9期

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