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也許真的有生命!土星衛星上找到生命蹤跡,這一次科學家很有信心

太陽系內, 除了地球之外, 哪顆星球最有希望孕育生命?

你可能以為是月球, 或者是被看做是地球人下一個移民地的火星, 又或者你看過相關新聞, 會認為是金星。

統統不對。 太陽系內最有希望孕育生命的, 其實是兩顆衛星, 那就是木衛二和土衛二。 這兩顆距離我們幾億甚至十幾億公里的衛星, 雖然比地球小得多, 表面也寒冷得多, 但卻擁有著巨大的地下液態海洋。 這樣的海洋中, 就可能孕育了生命。 尤其是土衛二, 直徑僅500公里, 本來是個不太起眼的衛星。 但最近的一項研究告訴我們:這裡可能真的孕育了生命。

2008-2010年期間, 著名的凱西尼號探測器在繞土星公轉的時候, 抽空去探測了這顆衛星。 結果令人非常意外:科學家根據凱西尼號傳回的資料分析後發現, 這顆表面完全由冰覆蓋的衛星, 竟然隱藏著巨大的地下液態海洋。

(圖片說明:土衛二是太陽系最白的天體)

在這顆衛星的表面, 我們可以看到偶爾有地下的物質噴射出來, 落在地表。 通過觀測資料科學家發現, 它噴射的羽流中, 含有許多和地球海底熱液類似的物質, 尤其是大量的甲烷, 更是引起了科學家的關注。

我們知道, 甲烷是最簡單的有機物,

而有機物又是生命的基礎。 另外, 地球的海底熱液孕育了許多獨特的生物, 既然土衛二同時擁有地下海洋和熱液的物質, 那也就有孕育類似生命的基礎條件。

即便如此, 科學家們始終還是比較謹慎, 或者說嚴謹的。 考慮到許多自然的化學反應也可以在類似條件下產生甲烷, 科學家始終沒有完全將其和生命聯繫在一起。

(圖片說明:土衛二表面有甲烷逸出)

不過, 最近的一項研究給了我們一個比較樂觀的猜想。 來自於巴黎高等師范學院的Antonin Affholder和他的同事們的研究表明, 已知的自然化學反應過程是無法讓土衛二表面噴射出如此大量的甲烷的。 所以, 這裡一定蘊含著我們尚不瞭解的反應過程, 比如生命體內的生化反應。

亞利桑那大學的生物學家Regis Ferriere是本次實驗的參與者之一, 他說道:「我們很好奇:像地球上那些通過‘吃掉’氫氣並產生甲烷的現象, 是否能夠解釋凱西尼號所觀測到的如此大量的甲烷呢?」

可惜的是, 雖然有了這樣的猜想, 我們卻不太可能真的到土衛二的海底進行探索。

至少在幾十年內, 我們實力恐怕都不允許這樣的航太任務。

(圖片說明:土衛二)

不過, 這不意味著我們就沒有辦法進行研究了。 既然不能實地考察, 科學家們只好選擇類比的方式來分析。

土衛二之所以能夠擁有地下液態海洋, 就在於土星提供的潮汐力使其內部物質不斷翻滾,從而產生熱量,將水融化。這種熱量不僅提供了液態水這個基礎,甚至可能在地下海洋的底部產生火山熱液。在地球上,這種熱液中含有的化學物質為那裡的生物提供了營養,生物吸收這些物質後進行化學反應得到能量,類似於我們的進食或植物的光合作用。

除了這些生物,還可能演化出以此為食的捕食者,組成生物網。總之,這樣的生物網的能量來源不依靠太陽,再加上已經發現的一些觀測證據,都暗示我們土衛二的地下海洋可能存在這樣的生命。

(圖片說明:土衛二內部結構)

在地球上,我們見到過嗜氫甲烷菌,可以通過吸收氫氣進行化學反應的方式產生甲烷,在這個過程中獲得能量。如果土衛二的地下海洋有生命,可能就是這樣的形式。

為了驗證這種可能性,研究團隊對凱西尼號檢測到的甲烷、氫氣和二氧化碳進行了模擬分析。

他們首先對土衛二的氫氣豐度進行了分析,看看它是否能夠通過海底熱液的活動來產生,以及產生的量是否足以供可能存在的嗜氫甲烷菌群生存。同時,他們還分析了土衛二的甲烷含量,以判斷這些甲烷是否僅僅通過自然活動就能夠產生。

(圖片說明:土衛二表面環境假想圖)

這個過程說起來容易,其實也非常複雜。研究人員需要考慮土衛二海底以及熱液的溫度,還要推測微生物群體可能對環境造成的影響。不過,經過推算後研究人員認為,土衛二的甲烷含量還是比較高的,超出了已知的地球化學過程所能達到的極限。

那麼,這是否意味著真的有生物在土衛二的海底製造甲烷呢?

的確很有這種可能。不過研究人員還指出,我們也不能盲目地就完全信奉這個猜測。比如說,在太陽系形成的早期,可能會有一些甲烷彌散在太空中,和其他物質一起形成了土衛二,只不過最近才釋放出來。又或者當時進入土衛二內部的是相對複雜的有機物,如今分解形成了甲烷。

Ferriere指出:「很明顯,我們並不是下結論說土衛二的海洋裡發現了生命。實際上,我們只是想瞭解土衛二的熱液噴口到底有多大機率能夠孕育類似於地球上這樣的生命形式。只是說在凱西尼號的資料和我們的模型下,的確非常有這種可能。」

他還說:「而且,生物的甲烷產生過程和這個資料看起來也非常一致。換言之,我們也不能完全把‘生命說’看作不可能的事。即使是想要否認這樣的假說,也需要有更多的任務來提供資料。」

目前來說,科學家們有探測以木衛二為代表的木星衛星的計畫,卻還沒有探測土衛二的專項任務。不過,也有人提出過這種想法,但看起來還沒有類似的計畫展開。

(圖片說明:歐空局拍攝的土衛二圖片)

研究人員也在論文中指出:關於這些甲烷的來源,還需要大量的觀測資料,這就有賴於未來的探測器能夠近距離對土衛二進行觀測了。但是考慮到任務難度和重要性,目前世界各國也不太會把首要任務安排給它。

不論是木衛二還是土衛二,都可能隱藏著生命,我們卻要在很長一段時間裡無法去驗證。想一想,還真有點令人抓心撓肝呢。

就在於土星提供的潮汐力使其內部物質不斷翻滾,從而產生熱量,將水融化。這種熱量不僅提供了液態水這個基礎,甚至可能在地下海洋的底部產生火山熱液。在地球上,這種熱液中含有的化學物質為那裡的生物提供了營養,生物吸收這些物質後進行化學反應得到能量,類似於我們的進食或植物的光合作用。

除了這些生物,還可能演化出以此為食的捕食者,組成生物網。總之,這樣的生物網的能量來源不依靠太陽,再加上已經發現的一些觀測證據,都暗示我們土衛二的地下海洋可能存在這樣的生命。

(圖片說明:土衛二內部結構)

在地球上,我們見到過嗜氫甲烷菌,可以通過吸收氫氣進行化學反應的方式產生甲烷,在這個過程中獲得能量。如果土衛二的地下海洋有生命,可能就是這樣的形式。

為了驗證這種可能性,研究團隊對凱西尼號檢測到的甲烷、氫氣和二氧化碳進行了模擬分析。

他們首先對土衛二的氫氣豐度進行了分析,看看它是否能夠通過海底熱液的活動來產生,以及產生的量是否足以供可能存在的嗜氫甲烷菌群生存。同時,他們還分析了土衛二的甲烷含量,以判斷這些甲烷是否僅僅通過自然活動就能夠產生。

(圖片說明:土衛二表面環境假想圖)

這個過程說起來容易,其實也非常複雜。研究人員需要考慮土衛二海底以及熱液的溫度,還要推測微生物群體可能對環境造成的影響。不過,經過推算後研究人員認為,土衛二的甲烷含量還是比較高的,超出了已知的地球化學過程所能達到的極限。

那麼,這是否意味著真的有生物在土衛二的海底製造甲烷呢?

的確很有這種可能。不過研究人員還指出,我們也不能盲目地就完全信奉這個猜測。比如說,在太陽系形成的早期,可能會有一些甲烷彌散在太空中,和其他物質一起形成了土衛二,只不過最近才釋放出來。又或者當時進入土衛二內部的是相對複雜的有機物,如今分解形成了甲烷。

Ferriere指出:「很明顯,我們並不是下結論說土衛二的海洋裡發現了生命。實際上,我們只是想瞭解土衛二的熱液噴口到底有多大機率能夠孕育類似於地球上這樣的生命形式。只是說在凱西尼號的資料和我們的模型下,的確非常有這種可能。」

他還說:「而且,生物的甲烷產生過程和這個資料看起來也非常一致。換言之,我們也不能完全把‘生命說’看作不可能的事。即使是想要否認這樣的假說,也需要有更多的任務來提供資料。」

目前來說,科學家們有探測以木衛二為代表的木星衛星的計畫,卻還沒有探測土衛二的專項任務。不過,也有人提出過這種想法,但看起來還沒有類似的計畫展開。

(圖片說明:歐空局拍攝的土衛二圖片)

研究人員也在論文中指出:關於這些甲烷的來源,還需要大量的觀測資料,這就有賴於未來的探測器能夠近距離對土衛二進行觀測了。但是考慮到任務難度和重要性,目前世界各國也不太會把首要任務安排給它。

不論是木衛二還是土衛二,都可能隱藏著生命,我們卻要在很長一段時間裡無法去驗證。想一想,還真有點令人抓心撓肝呢。

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