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木卫二可能存在像鱼一样的复杂生物

时间:2018-01-09 03:15:00 浏览量:
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在一颗距离太阳数亿英里远的恒星的海洋中,或许生活着像鱼一样的复杂生物。科学家认为,在木星的卫星木卫二冰冷的外壳下面,隐藏 着深达100英里(约合160公里)的广阔海洋,这颗卫星的表面没有陆地,完全被海洋所覆盖。最新研究称,木卫二海洋的含氧量是科学家以前估计的一百多倍。

木卫二可能存在像鱼一样的复杂生物木卫二可能存在像鱼一样的复杂生物

极有可能存在生命

实施最新研究的美国亚利桑那大学科学家理查德·格林伯格(Richard Greenberg)说,木卫二的含氧量不仅仅可以支持只能在显微镜下才看得到的生命形式:从理论上讲,至少有总计达300万吨像鱼一样的生物可能生活在 木卫二。格林伯格说:“并不是说木卫二上现在一定存在生命,但我们确实知道那里存在支持生命的物理条件。”今年10月,在美国天文学会行星科学分会的会议 上,格林伯格公布了他的研究成果。

美国伍兹霍尔海洋研究所生态学家蒂莫西·沙克(Timothy Shank)表示,事实上,根据我们当前对木卫二的了解,这颗卫星的海底部分区域应该与地球深海热泉周围环境极为相似。沙克并未参加最新研究,他说:“如 果木卫二上不存在生命,那我才会吃惊呢。”虽然科学家们做出了颇具前景的估计,但对木卫二生命如何进化进行猜测还为时尚早。要搞清木卫二上化学分子的分布 情况,木卫二的地质历史能否为生命存在提供机会等问题,则需要对其展开深入探究,或许,正在开发的美宇航局探测器能承担这项使命。

木卫二是意大利天文学家伽利略·伽利莱在1610年发现的,但是,直至美宇航局探测器“伽利略”1995年抵达木星系,科学家才能对木卫二展开 全面研究。“伽利略”探测器的成果令科学家兴奋不已,于是,美宇航局决定让其在2003年撞向木星,以避免“伽利略”探测器污染此行的最重要发现之一:木 卫二表面的含盐海洋。

木卫二表面相对年轻

虽然“伽利略”并未直接发现海洋,但科学家依据木卫二表面年代、化学构成和结构等数据,相信上面一定存在海洋。格林伯格举例说,照片显示木卫二 表面闪闪发光,表明它相对年轻。格林伯格还是《揭开木卫二神秘面纱:寻找木星海洋卫星的生命》一书的作者。同太阳系中其他行星和卫星一样,木卫二的历史也 有40亿年之久。不过,木卫二表面撞击坑相对少,预示着冰冷的外壳可能只有5000万年历史。格林伯格说:“现在的木卫二表面状况完全不同于地球上恐龙灭 绝时上面的状况。”

木卫二平坦的表面只有纵横交错的山脊,这种地质特征表明冰冷外壳正被潮汐力拉长和压扁。格林伯格解释说:“我们习惯于将地球上的潮汐看作是只有 在海岸边才能看到的现象。”事实上,太阳和月球的引力可以更大规模、持续地将整个地球压扁和拉长。木卫二体积同月球差不多,也会因潮汐力被拉展,不过不是 被太阳,而是被巨大的木星引力。格林伯格称,因潮汐力拉伸而产生的摩擦,可能令木卫二表面温度达到足以维持液态水的水平,即便它距离太阳有4.83亿 (7.78亿公里)英里之遥。

温度更高的海洋物质可能会从冰层缝隙渗出,在表面结冰,与此同时,年代稍微久远的冰块则会下沉融化,融入液态水中,结冰和融化的速率是一样的。 这种往复循环可以解释木卫二表面冰层看上去年轻的原因,也为表面氧气渗入地下海洋打开了方便之门。当木星磁场的带电粒子撞击冰层,便会形成氧。根据他对木 卫二结冰和融化速率的估计,格林伯格认为表面氧气首次到达下面的海洋可能需要10亿至20亿年之久。

“翻新”进程生成大量氧气

据格林伯格介绍,在这种循环进程开始数百万年后,木卫二海洋的氧气到达了当前的水平——已经超过地球海洋中的氧气水平。这一时间限度的确增加了 生命在木卫二上扎根的几率。一开始,最原始的生命形式不需要氧气也能形成。格林伯格说:“氧气往往会造成其他分子分解。所以,如果存在氧气,像DNA这样 的遗传材料反倒不能自由组合。正是氧气存在的这种时间差,遗传材料和结构才得以形成。当氧气来到时,有机物至少已经拥有了抵抗能力。”

同样,氧气突然增多会杀死不适应这种高度活跃元素的生命形式。如果氧气姗姗来迟,有机物可以慢慢适应,最终能承受高度活跃的氧气,甚至是依赖——科学家认为这一进程就曾发生在早期地球上。

存在生命的几个条件

格林伯格对木卫二海洋含氧量的乐观估计,以及因此做出的木卫二可能存在似鱼生物的猜测,取决于木卫二表面冰层循环必须保持在一个相对稳定的速率 上——这种情况下是每隔5000万年彻底“翻新”一次。不过,美宇航局喷气推进实验室的行星科学家罗伯特·帕帕拉多认为,这一过程更有可能断断续续,因 此,含氧量比格林伯格估计的要低,进而存在似鱼生物的几率也更低。帕帕拉多说:“或许,在5000万年前,这种进程速度飞快,现在趋于减速,变得更加迟 缓。”

帕帕拉多举例说,木卫二还要受到相邻卫星木卫一引力的拉拽约束,木卫一绕木星的运行轨道很古怪。这意味着木卫一可能会以极端循环推拉木卫二,导 致木卫二的潮汐摩擦忽高忽低。即便帕帕拉多的猜测是对的,氧气也能到达木卫二的地下海洋,虽然在数量上可能无法支持复杂的生命形式。他表示,由于冰的长期 行为像是流体,表面元素可以通过固体冰到达木卫二的海洋中。

帕帕拉多说:“可以想象‘熔岩灯’的画面:一团团温度更高的物质不断上升,一团团温度更低的物质不断下沉,这其实就是发生在冰身上的现象——冰 块上升可能需要十万年。”与此同时,如果木卫二的潮汐运动断断续续,来自岩质地幔的热量和营养的发生速率会因此改变。帕帕拉多说:“假如木卫二海洋存在微 生物,如果每隔数十万年温度突然升高,化学物质突然增多,这对微生物的进化意味着什么?这可能会生成更顽强的微生物,但不一定是复杂的生命形式。”

另外,木卫二存在生命的几率大小还取决于潮汐摩擦是否会令这颗卫星的温度一路升高至岩质核心的高度。帕帕拉多说,如果木卫二的固态核心确实很热,“那么可能就有海底黑烟柱不断向外喷射热量和化学物质,如果温度不高,维持生命存在所需的被溶解的营养物数量会很有限。”

搜寻地外文明计划(SETI)的天体生物学家辛西娅·菲利普斯(Cynthia Phillips)指出,事实上,即便木卫二海洋中的含氧量极高,但鉴于用以维持生命所需的化学营养物的数量,这颗卫星上也不可能存在大过细菌的生物。菲 利普斯说:“虽然木卫二上有巨型乌贼的想法的确令人激动不已,不过,那里不可能存在这样大的生物。”

对于一些科学家来说,木卫二至少有微生物的说法就很有诱惑力,包括沙克在内的研究人员认为木卫二上可能存在像地球上一样的炽热的海底热泉。部分微生物能以海底热泉化学物质形成的气体为生。在木卫二上,这种化学物质可能是食物链的基础,水中的氧气或许支持复杂生命形式。

沙克表示,将来有一天,探测器可能会被派到木卫二,穿透冰层对地下海洋进行勘测,这一定程度上就像是遥控潜水器深入地球上的海洋,寻找由看不见 的海底热泉释放的营养物一样。不过,科学家必须首先开发出可探查DNA、RNA和其他生命化学信号的传感器。派到木卫二的探测器一定要比现有模式更小、更 轻,电池使用寿命更长,同时还要具备穿透数英里冰层的钻探能力。沙克说,坚固耐用的通讯设备同样必不可少:“即便到达目的地,发现了生命,如果不能将信息 及时地传递出来,一切努力都将白费。”

美宇航局探测任务

不过,美宇航局下一步探测木卫二更有可能是发射轨道器而不是水下探测器,这也是美宇航局同欧洲航天局联合任务的一部分。菲利普斯指出,外界虽对 这种任务充满期待,但它们却要面临诸多障碍。木星及其卫星距离地球最近时,大概相距3.65亿英里(约合5.88亿公里)所以,按照目前的技术水平,到达 木星系要用5到6年时间。

菲利普斯称,如此远的距离让太阳能探测器无法得到足够的阳光照射,这样,只能采用核动力实现这一目标。他说:“如果你想绕木卫二轨道旋转,辐射 最终会将探测器烤糊。即便最终到达木卫二,幸运的话,也只能绕其轨道飞行两个月时间。” 帕帕拉多表示,美宇航局开发的木卫二轨道器一定要保证坚固耐用,以便在因辐射或其他环境压力停止运转前,可以坚持运行一年左右的时间。

这种任务或许能找到木卫二有复杂生命的确凿证据,不过帕帕拉多称,这也是只是科学家的乐观看法。他说:“保守看法可能会问:木卫二是否存在足够多的化学能量以维持各个类型的生物体茁壮成长?这并非没有可能,可首先要到木卫二上看一看那里的实际情况。”

编辑:时雨
关键词: 木卫二
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