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土衞二或存在生命|地球人類是否為宇宙中唯一

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【土衞二或存在生命】北京時間4月14日凌晨2點,NASA在華盛頓召開新聞發佈會,宣佈土衞二(Enceladus)上具備生命所需的全部條件,而情況相似的木衞二(Europa)同樣有潛力。NASA將於2020年或登陸土衞二表層研究海洋。

土衞二是土星的第六大衞星,距離地球約16億公里。早在2015年,一個國際研究小組就發現,土衞二的海洋底部存在熱水活動生成的物質。

而現在,兩項開展已久的NASA任務的成果進一步凸顯了太陽系和其它星系中“海洋星球”的科學價值:有分子氫,可能有甲烷、有類似於地球海洋的熱液系統

土衞二或存在生命:地球人類是否為宇宙中唯一

此次探測結果要歸功於NASA的卡西尼號探測器和哈勃太空望遠鏡。參與卡西尼號任務的科學家在論文中宣佈,他們在土衞二表面發現了一種可供生命利用的化學能量形式。哈勃望遠鏡的研究人員則彙報了木衞二表面噴出的羽狀物的最新細節。

“我們一直在尋找擁有宜居環境所需物質的星球,而這是我們離這一目標最近的一次。”NASA科學任務董事會副行政官托馬斯·澤爾布肯(Thomas Zurbuchen)表示,“這些觀測結果體現了NASA科學任務的本質:弄清我們是否為宇宙中唯一的生命 。”

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卡西尼號在2015年穿過土衞二的羽流

卡西尼號任務的論文被髮表在期刊《科學》上。論文中指出,土衞二海牀中的地熱活動產生的氫氣正源源不斷地湧入地下海,而氫氣可作為生命的化學能來源。

土衞二中富含氫氣,説明若地下海中存在微生物,便可將氫氣與溶解在海水中的二氧化碳結合,從中獲取能量。這一化學反應被稱作“產甲烷作用”(methanogenesis),因為反應過程中會生成副產品甲烷,而甲烷恰好是地球上的生命之源,甚至可能對地球生命起源起到了至關重要的作用。

生命所需要三個主要成分是:液態水、 新陳代謝的能量來源、和合適的化學成分(主要包括碳、氫、氮、氧、磷和硫)。據探測結果顯示,土衞二雖然體積袖珍、冰雪遍佈,距太陽距離比地球多達一百多萬公里,卻幾乎擁有上述的全部物質 。卡西尼號尚未確定土衞二海洋中是否存在磷和硫,但科學家猜測答案是肯定的,因為他們認為土衞二巖質內核的化學成分與含有這兩種元素的隕石相似。

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卡西尼號任務科學家分析出的土衞二海底巖石與海水間產生氫氣的化學反應

“在我們搜尋宜居星球的過程中,確認土衞二海洋中存在生命所需的化學能具有里程碑式的意義。”NASA噴氣推進實驗室參與卡西尼號任務的科學家琳達·斯皮爾克(Linda Spilker)指出。

除了卡西尼號任務,來自哈勃望遠鏡的研究成果則發表在《天體物理學研究通訊》(Astrophysical Journal Letters)上。據哈勃望遠鏡的數據顯示,木衞二和土衞二的情況非常類似:外面被厚厚的冰層包裹,冰層下隱藏着流動的海洋。科學家們認為,冰層下的海洋可能是太陽系中最有可能存在地外生命的地方

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這張合成圖顯示了一個可能的羽流噴發物,彼此相隔兩年,都是來自於木星衞星歐羅巴的同一個區域。這兩個羽流是當歐羅巴通過木星前面的時候,由哈勃望遠鏡在紫外波段所觀測得到

更幸運的是,這兩個衞星的冰裂中都有噴射羽流 的存在——這意味着科學家們不需要鑽開冰層,只需分析噴射出的羽流成分,就能對冰下的神祕深海有所瞭解。

“土衞二上的羽狀物與温度較高的區域間存在關聯,因此哈勃望遠鏡在木衞二上拍到類似的羽狀結構之後,我們也找出了伽利略號拍攝的熱量圖,看看這一地區情況如何。結果發現,木衞二羽狀物所處區域也存在熱量異常現象。”美國巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的威廉·斯巴克斯(William Sparks)指出。斯巴克斯在2014年和2016年都領導了針對羽狀物的研究。

研究人員稱,如果羽狀物與高温地區間的確存在聯繫,或許説明從冰殼下方噴出的水正是附近地表的熱源。還有一種理論認為,羽狀物中的水噴入高空之後,以細水霧的形式落回地表,改變了地表結構,增強了該地區的保温效果。

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綠色高亮橢圓形區域顯示了哈勃在歐羅巴上所看到的羽流。這塊區域也對應着歐羅巴表面的温熱區域。這個分佈圖基於由伽利略衞星的觀測結果

卡西尼號探測器上一次穿越土衞二表面由氣體和冰粒構成的羽狀物是在2015年10月28日,也是目前為止最為深入的一次。在此過程中,卡西尼號探測到了氫氣的存在。在此前穿越羽狀噴流時,該探測器還收集了其成分樣本。科學家分析這些觀測結果後發現,羽狀物由近98%的水和約1%的氫氣構成,其餘成分則包括二氧化碳、甲烷和氨氣等其它分子。

“雖然我們無法探測其中是否存在生命,但我們在其中發現了生命的能量來源。對於細菌而言,這裏就像糖果店一樣 。”卡西尼號研究的主要作者亨特·懷特(Hunter Waite)表示。

未來NASA將對其它海洋星球開展進一步探索,這要歸功於哈勃望遠鏡對木衞二羽狀物活動的檢測、以及卡西尼號對土衞二羽狀物的長期觀察。值得一提的是,兩項任務都為NASA的“木衞二快艇”號任務(Europa Clipper)打下了堅實基礎

“若和我們猜測的一樣、木衞二上的確存在羽狀物,‘木衞二快艇’任務便是研究它們的絕佳契機。”NASA行星科學分部主管吉姆·格林(Jim Green)指出。