[科普中國]-外星生命，或許就在太陽系中

科學(xué)家推測土衛(wèi)二上產(chǎn)生氫氣的過程。資料圖片

當?shù)貢r間4月13日，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)布重磅消息：卡西尼號（Cassini）探測器發(fā)現(xiàn)，在土星衛(wèi)星土衛(wèi)二的海洋里發(fā)現(xiàn)氫氣存在，這意味著這顆在冰層下存在液體水的衛(wèi)星，已具備生命起源的所有條件。同時，根據(jù)哈勃望遠鏡的探測結(jié)果，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二也具備同樣的潛力。

這些發(fā)現(xiàn)或許意味著，在地球以外還有適合生命存在的環(huán)境?？茖W(xué)家認為，木衛(wèi)二存在生命的可能還要超過土衛(wèi)二。因此，在2020年之后，NASA將啟動木衛(wèi)二探測計劃“歐羅巴快帆”。

●南方日報駐京記者 王詩堃

土衛(wèi)二發(fā)現(xiàn)“鹽水海洋”

NASA發(fā)布消息的同時，《科學(xué)》雜志也在網(wǎng)站上刊登了相關(guān)論文，詳細介紹了發(fā)現(xiàn)：2015年10月28日，卡西尼號探測器以49千米的超近距離飛越土衛(wèi)二，通過離子中性質(zhì)譜儀對羽流進行了采樣。重點在于，此次采樣探測到了氫氣分子，且含量高達1%。

科學(xué)家認為，此次在羽流中發(fā)現(xiàn)“相對較高的”氫氣含量，極有可能是冰下的液體水和海底巖層之間正在進行的水熱反應(yīng)所產(chǎn)生。而氫氣能夠與水中二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生甲烷，這個過程被稱為“甲烷生成”，生命可在此過程中獲得能量。事實上，科學(xué)家認為地球生命起源于原始海洋深處的熱泉附近，而甲烷則是地球生命起源的關(guān)鍵因素之一。

卡西尼號探測團隊負責人、美國西南研究所科學(xué)家亨特·韋特（Hunter Waite）表示，“水有了，有機物有了，現(xiàn)在連能量來源都有了。雖然生命所需的硫和磷還沒有被發(fā)現(xiàn)，但這不影響土衛(wèi)二上升為太陽系中最有可能存在地外生命的地方?！笔聦嵣?，在太陽系中硫和磷并不稀有，科學(xué)家相信土衛(wèi)二的巖石就含有磷和硫。換言之，土衛(wèi)二已具備生命起源的所有條件。

科學(xué)家很早就“盯上”了土衛(wèi)二。作為土星的第六大衛(wèi)星，土衛(wèi)二直徑約500千米，只有月球直徑的七分之一，被白色冰殼覆蓋。2005年，卡西尼號第一次獲得土衛(wèi)二南極影像，發(fā)現(xiàn)冰殼上存在裂縫，里面噴出的水冰和蒸汽羽流?；诖?，科學(xué)家懷疑其冰殼下有液態(tài)鹽水海洋存在。2008年和2009年間，卡西尼號多次對土衛(wèi)二進行探測，進一步發(fā)現(xiàn)其存在甲烷、丙烷、乙烷和乙炔等碳氫化合物。隨著研究的不斷進行，越來越多跡象顯示，土衛(wèi)二上存在生命的可能。

木衛(wèi)二更有可能存在生命

NASA同時公布的兩顆“生命疑似”星球，哪個更有可能存在生命？NASA給出的答案是木衛(wèi)二。

從NASA公布的信息和同期發(fā)表在《天體物理學(xué)研究通訊》的論文來看，木衛(wèi)二存在類似羽流現(xiàn)象的可能相當大：2014年，哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二表面存在羽狀結(jié)構(gòu)。而自2016年以來，哈勃望遠鏡觀察到同一地點一直有羽狀物噴出，這極可能來自木衛(wèi)二冰殼的裂縫。另外的佐證是，曾路過木衛(wèi)二的伽利略號探測器曾發(fā)現(xiàn)其溫度異常?？茖W(xué)家猜測，就像土衛(wèi)二一樣，這可能是水從冰層下噴出的證據(jù)。

NASA表示，判斷木衛(wèi)二比土衛(wèi)二更可能存在生命，其中一個原因恰恰是土衛(wèi)二發(fā)現(xiàn)了大量氫氣：這說明沒有生命在消耗氫氣，“或者說生命的活躍度不高”。另一個原因在于，木衛(wèi)二僅比月球稍微小一點，比土衛(wèi)二大得多。科學(xué)家相信，在其他條件差不多的情況下，相對大的星球，孕育出生命的概率更高。

據(jù)NASA透露，他們將在2020年之后啟動木衛(wèi)二探測計劃“歐羅巴快帆”——命名源自于19世紀的飛剪式快速帆船?！皻W羅巴快帆”任務(wù)計劃多次飛掠木衛(wèi)二，考察木衛(wèi)二適合人類居住的可能性，調(diào)查3種生命必需物質(zhì)在木衛(wèi)二上的存在情況，分別是液態(tài)水，碳、氫、氧、氮、磷、硫6種化學(xué)成分和支持生命存在的能源。

科學(xué)家越來越認同，在太陽系中其他星球的海洋中探索外星生命，是尋找外星生命最有效的方式。今年1月，NASA在“行星科學(xué)展望2050研討會”上發(fā)布了一份官方計劃：將著手探索太陽系內(nèi)的外星海洋世界，包括木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四、土衛(wèi)二、土衛(wèi)四、土衛(wèi)六、海衛(wèi)一、冥王星、谷神星。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春曾提到，尋找地外生命和宜居環(huán)境的主要目的，是通過探測太陽系中可能存在生命的天體，研究生命及相關(guān)物質(zhì)的起源，這也成為太陽系探測的主要驅(qū)動力。

太陽系外的宜居可能

清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心田豐教授指出，近年來對太陽系外行星的研究重點，已從當初的大量發(fā)現(xiàn)系外行星，逐步轉(zhuǎn)移到對宜居行星的發(fā)現(xiàn)、觀測和研究上。

根據(jù)NASA定義，處于“宜居帶”意味著一顆行星與恒星保持適當距離，進而為它表面存在液態(tài)水提供條件。一顆系外行星是否宜居，主要從3方面判斷：行星的質(zhì)量、其恒星的光度、恒星—行星間的距離。田豐表示，上述三方面都符合條件的行星，可以稱為疑似宜居系外行星，但其宜居性和是否存在生命，最終要靠對行星的大氣成分或行星表面的觀測來確定。

到2016年，人類發(fā)現(xiàn)系外行星的數(shù)目已超過3000顆。有研究表明，基于目前對于系外行星的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，宜居行星出現(xiàn)在太陽類型恒星周圍的概率為5%至20%，出現(xiàn)在紅矮星（質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的一半以下的恒星）周圍的概率為20%至50%。事實上，因為質(zhì)量和體積小，紅矮星周圍的宜居行星更容易被發(fā)現(xiàn)，目前NASA已批準主要目標是紅矮星的系外行星搜尋計劃。

也有研究人員有不同看法。田豐的研究認為，不同于太陽類恒星，紅矮星的亮度可在一億年內(nèi)減少10倍以上，因此其周圍的類地行星可能經(jīng)歷過快速的大氣逃逸和脫水，含水量無法達到宜居標準?！耙虼?，太陽類型恒星才是搜尋宜居行星的最佳目標”。

相關(guān)

卡西尼號最后的使命

擁有明亮光環(huán)的土星是太陽系中的“明星”，卡西尼號則是其最熟悉的攝影師。此次重大發(fā)現(xiàn)，首功也要歸于已有20歲“高齡”的卡西尼號。

目前，卡西尼號正在土星環(huán)中探索，這是人類探測器有史以來探測土星外環(huán)最深入的一次。隨著燃料將盡，卡西尼號將在傳回最后一批數(shù)據(jù)后，于今年9月15日沖入土星大氣層燃燒自毀。

NASA表示，由于擔心卡西尼號可能攜帶來自地球的微生物，所以采取在大氣層燃燒自毀的方式處理卡西尼號，以避免其在耗盡燃料后軌道失控，撞上土衛(wèi)二、土衛(wèi)六等衛(wèi)星，污染上面可能存在的生命，或是破壞原始生命孕育的環(huán)境。

作為一艘1997年發(fā)射的探測器，至今還能正常工作，常規(guī)能源無法滿足。另外，由于土星軌道距離太陽太遙遠，因此無法利用太陽能，所以必須使用熱核能源。因此，卡西尼號的“心臟”采用钚238電池——這是一種劇毒的放射性物質(zhì)，但在深空探索中有著無可比擬的續(xù)航優(yōu)勢，據(jù)悉，探索冥王星的新視野號以及好奇號火星探測器都采用此種電池。

目前，卡西尼號正在進行其最后的任務(wù)——探索土星F環(huán)。2017年4月開始，卡西尼號最后一次飛掠土衛(wèi)六并利用其引力加速變軌，隨后卡西尼號會20次飛過F環(huán)20次，并在土星和土星環(huán)的間隙觀測土星環(huán)內(nèi)的小行星，并對土星進行近距離觀測，最后在大氣中燒毀——在此之前，它有機會發(fā)回有關(guān)土星大氣成分的數(shù)據(jù)。

更多精彩！歡迎關(guān)注“科普中國-科技前沿大師談”官方微信（kjqydst）。