太阳系最大海洋星球,深度是马里亚纳海沟10倍,如何寻找生命?

  • 小编 发布于 2020-07-11 21:50:28
  • 栏目:科技
  • 来源:科普梦工厂
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我们常说,地球不应该叫地球而应该叫水球,因为海水占据了地球面积的70.8%。然而地球却不是太阳系内海洋体量最大的星球,就目前掌握的证据表明,木星的第四大卫星木卫二俗称欧罗巴,直径虽然只有地球的四分之一,但它的海洋体量却是地球的两倍多。我们一直认为海洋是孕育生命的摇篮,由于木卫二同时满足了生命所需的三大要素即:水、能源和有机物质,因而它被科学家誉为太阳系内“生命的储存库”。


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木卫二上到底是个啥样子?

如果人类要选择一次太空旅行,木卫二显然不是一个受欢迎的目的地。由于距离太阳过于遥远,它的表面白天温度低至零下160摄氏度,常年被破碎的冰壳覆盖着,而且来自太阳的光线极其微弱。但间歇性巨型喷泉成为木卫二最为壮观的景象,它可以将水蒸气喷出离地面接近200公里的高度,相当于20多座珠穆朗玛峰。如果这些条件不足以阻止游客,来自木星的强烈辐射将毁灭任何在表面上的生物。这就奇怪了,如此恶劣的环境,我们为什么还将木卫二视为地球以外维持生命存在的最佳候选者之一呢?


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如何证明存在地下海洋?

地球上的生命起源于海洋,所以不难想象木卫二上的生命也起源于类似的环境。科学家在20世纪70年代发现了覆盖在木卫二上的一层冰壳。对表面冰的研究表明,它主要是水冰,含有少量的相关化合物,如过氧化氢、二氧化碳和二氧化硫。虽然外壳的厚度是不确定的,大概估计有几十公里,但科学家们确信在冰层的下面有一个液体海洋在循环。旅行者1号和2号在1979年飞越木星系统时拍摄了木卫二的第一张特写照片。图像显示了一个相对平滑的表面,很少有陨石坑或山脉,但有条纹和山脊。在数百万年或数十亿年的时间里,陨石撞击形成的大型撞击坑很少,分开的山脊看起来就像冰冷的物质从墙间涌出,这暗示了木卫二的是一个活跃的地质世界。科学家们观察到木卫二表面的线性特征,他们据此推测在木卫二的冰壳与地幔之间夹着一个液态海洋,海洋的深度在50公里至100公里之间,最深处将是马里亚纳海沟深度的10倍!


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木卫二距离太阳约有4.85亿英里,它从太阳那里接收的热量不足以维持海洋的液态。但它有自己的热源——木星。当木卫二围绕木星的偏心轨道运行时,木星对它两侧的万有引力差异会使其产生潮汐加热,加热的岩石洋底可以维持液态海洋,并在冰壳下形成环流。如果冰壳在某些地方足够薄,加热的水甚至可能喷出,产生从地表喷发的间歇泉。1989年,美国国家航空航天局(NASA)启动了“伽利略”(Galileo)计划,对木星及其四颗伽利略卫星进行更详细的研究。通过12次近距离的探测,科学家进一步增加了木卫二上液体海洋存在的确定性。其中最有说服力的证据是当宇宙飞船接近木卫二时,它观察到木星的磁场有一个轻微的“弯曲”,这表明在木卫二内部正在产生或诱发第二个磁场,这一磁场正是由内部导电的循环海水产生的。

能量不是来自太阳?


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除了水,生命还需要能量。木卫二的恶劣条件可能会使生命降至地表以下,因为在那里遥远的太阳不会发光。在地球上,微生物可以生活在深海喷口附近,那里温暖的、富含化学物质。据此,一些科学家怀疑木卫二的潮汐加热会在海底形成火山和热液喷口,就像地球上的构造活动一样。除了提供热源外,任何火山或火山口都是重要的营养来源。内部的热量和活动性会推动化学反应,并把新物质带进海洋。如果木卫二内部非常活跃,可能会有大量的物质交换,这将提供稳定的营养物质流动,甚至是生命的化学组成部分。在木星表面,强烈的辐射也有助于分解分子,这些化学物质可以重组,产生新的混合物,对微生物的生命也有帮助。


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如何探寻生命存在?

要找到木卫二上生命存在的确凿证据是很困难的,因为它很可能位于冰层之下。美国宇航局计划将于2023年发射一艘木卫二飞船,主要任务是进一步确认木卫二是否有适合生命生存的条件。当飞船进入木卫二轨道后,将使用九种仪器来探测木卫二的表面和内部。在最接近的时候,木卫二快船将在离地5公里的地方飞行,低到足以穿过间歇泉。一个质谱仪和尘埃质量分析仪将研究在爆发中喷射出的粒子,而一个紫外光谱仪将从远处成像这些羽状物并确认它们的成分。其他的仪器将寻找表面的热信号来探测新的爆炸,而破冰雷达将测量冰壳的厚度。一个磁强计将测量木卫二的磁场强度。这些数据将帮助科学家确定海洋可能有多深,以及它的盐度。


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木卫二着陆探测器将紧随木卫二飞船之后,直接搜索木卫二表面的生物特征,以及采样局部成分来补充其任务。捕捉木卫二上生命存在的最好方法就是拍照,科学家将为欧罗巴着陆器配备一个用于成像水和冰样本的显微镜,同时为其配备一台可以同时聚焦多个距离以避免模糊图像的相机,这台相机可以将拍摄到的照片自动生成3D影像。但是我们怎样才能了解地表以下的生命呢?一些研究人员已经提出了一种核动力钻机,这种钻机可以通过融化的方式到达冰层上方一个不受破坏性辐射影响的区域。除了显微镜、3D相机和钻头,“欧罗巴”着陆器还将携带其他仪器,包括用来探测地下结构的地震检波器和用来分析地表物质组成的光谱仪。


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如果这项计划开展的顺利,我们很可能在未来10年之内就能揭晓木卫二上是否有生命存在的答案。如果木卫二上没有生命出现,那么地球上的生命就更加特别了;但如果我们在木卫二上发现生命,那将使宇宙变得更加特别!


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