為什麼說“木衛二”上可能有生命?

Zeng-Liping


美國宇航局專家稱,木衛二地下海洋是太陽系中最有希望存有生命的地方。木衛二有比地球更豐富的水資源但冰層下卻可能擁有溫和的液態水海洋,成為生命發源的良好場所。

木衛二是木星眾多衛星之一,擁有非常豐富的水資源,距離太陽遙遠,表面的溫度很低,只有-163℃,使得木衛二表面的有平均數十公里的冰層,看似與生命無關,但由於距離木星比較近,被木星潮汐鎖定,引力的拉扯使木星物質不斷地摩擦,產生大量的熱量,使冰層下存在一個液態水海洋,海水相當活躍,因為木星的引力和冰層的壓力,木衛二上可以形成高達200千米的壯觀噴泉。而水是一種相當好的溶劑,可以溶解大量的無機鹽、氣體、有機物,在摩擦產生的熱源中,溶解在水中的這些物質可能也會像地球海底的熱泉系統一樣,使物質有足夠的能量自由碰撞反應,進而產生更復雜的物質,為生命的產生提供條件。

同處於太陽系,地球上擁有的很多元素和小分子物質在木衛二上也能夠找到,像組成地球生命的碳、氮、氧、磷等元素,氧氣、二氧化碳等小分子物質,如果地球生命是這些物質自由碰撞反應形成,那木衛二也有良好條件。木衛二本身也可能和太陽系大量天體一樣,自然產生一些有機物質,而有機物的形成也是地球生命形成過程中的重要一條。

地球生命的組成物質和地球的環境特徵(水、大氣、磁場、地質活動、月球引力潮汐),被統一稱為“生命元素”,基於地球生命形成的和演化的過程,當然也可以認為木衛二有可能發生類似的過程。但還不過是基於地球生命的特點做出的推測,未必做得準,木衛二有和地球類似的地方,但是不同的地方卻更多,在地質活動、大氣、磁場等方面而且,沒有誰可以保證所有天體上自然發生的生命現象,都會和地球一樣具有碳基構造。

目前人類對木衛二的探索也還比較少,至今傳回來的清晰圖像都是經過旅行者號等深空探測器傳回的,由於技術的限制,都是匆匆一瞥,沒辦法仔細地勘驗。木衛二有沒有生命,只有未來登陸木衛二然後鑽探冰層取些水樣才能確定。


來看世界呀


“為什麼說“木衛二”上可能有生命?”,簡單來說,木衛二擁有生命生存所必需的一切條件,甚至有科學家認為,如果木衛二上沒有生命,那才是奇怪的事。

木衛二擁有大量水資源

木衛二是木星的第二顆衛星,其直徑約為3100公里。木衛二雖然是一顆衛星,但是它和類地行星相同,其主要又硅酸鹽岩石構成,木衛二擁有全球性的海洋,在海洋之上有上千米厚的冰層,科學估計如果木衛二上的水聚集成一個球,這個球的直徑可達一千七百多公里。當太陽風吹向木衛二時,大量的帶電粒子與冰面作用產生水蒸氣,這些水蒸氣進一步分解成氫氣與氧氣,較輕的氫氣會散逸到星際空間,而氧氣也就成了木衛二稀薄大氣層的主要成分。(下圖,木衛二水量與地球水量對比)

木衛二擁有特殊的熱源

木衛二除了擁有大量的水外,還有獨特的熱源,木衛二的赤道地區表面溫度約為-163攝氏度,兩極地區更低,所以木衛二表面是永久的冰面,但是科學家發現木衛二上會出現間歇性噴發的噴泉,每當木衛二運行到“遠木點”時,大量的內部物質會從冰層裂縫中噴出,形成高達兩百公里的噴泉,當木衛二運行到“近木點”時,這些噴泉又會消失,科學家分析後認為噴泉的成因來自於木星引力對木衛二的“擠壓”作用,同樣,木衛二內部熱量也來自於這種“擠壓力”,這種不斷的擠壓摩擦使木衛二內部熱量升高融化寒冰,從而形成覆蓋全球的海洋,科學家根據這種特殊的熱量生成模式推算,木衛二冰層下有上千米深的海洋。

木衛二擁有有機化合物

1989年10月18日伽利略號木星探測器從“亞特蘭蒂斯”號航天飛機上成功發射,經過六年的長途跋涉後終於抵達環木星軌道,科學家分析伽利略號探測器傳回的數據證實了木衛二上液態水的存在證據,並且發現木衛二內部有火山熱源的存在,和地球類似,木衛二也會有海底火山運動,通常來說有火山熱源的區域會不斷提供化學反應物,這些物質包括大量的礦物質與有機物等,多種氧化還原作用不斷產生,從而使生命的誕生成為可能,這些熱源甚至會承載起一個小型的生態系統,在地球海底“黑煙囪”附近經常會發現依靠類似熱源生存的蝦類、魚類以及管狀蠕蟲等生物。科學家甚至根據木衛二海洋消耗氧氣的規模推算木衛二海洋中大約有三百萬噸的“魚類”生物。


結語

木衛二擁有生命生存的一切條件,從而使生命的存在成為可能。


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漫步的小豆子


為什麼說木衛二上可能存在生命?

  1. 因為人們發現木衛二上面存在過水,存在過海洋,上個世紀九十年代伽利略號探測器就為木衛二表面下存在全球性海洋提供了讓人們信服的證據,在地球上,人們在北極和南極洲類似木衛二上那種極端寒冷地擁有水源的環境中發現過生命存在。

  2. 伽利略號的圖像數據顯示木衛二表面有巨大的冰層裂口,冰層下的淡水噴湧出來填滿了這些缺口,造成這些冰層缺口是因為木衛二和木星之間相互的潮汐力作用。這與月球在地球上造成的潮汐作用類似,只是規模要大的多。


  3. 潮汐力造成了木衛二在軌道上彎曲運動,這種運動增加了它內部的熱量,由於木衛二上活躍的地質這些內部熱量向外擴散導致了地面冰層出現裂縫,活躍的地質還讓人們幾乎在木衛二上面看不見一個隕石坑,這不是沒有隕石落在上面,而是這些隕石坑被活躍的地質結構帶上來的物質給掩蓋了而已。

  4. 活躍的地質結構讓木衛二經歷了內部和表面物質的週期性交換,如果它冰層下面的海洋內存在過生命,那麼理論上一些生命存在過的證據會被保存在木衛二冰層深處受不到木星強烈磁場輻射破壞的地方。

未來探測木衛二生命有什麼計劃?

人們的目標主要放在木衛二表面的輻射量上面,因為木星強大的磁場輻射會破壞掉很多東西,人們需要知道輻射最強的地點,輻射最深的地點,以及輻射如何影響木衛二的內部,此前旅行者一號的數據告訴人們,輻射信號最強的地點集中在赤道附近,但在南北極輻射強度最弱,但這似乎遠遠不夠。

研究木衛二的團隊已經建立了三維模型,用來研究輻射穿透地表的深度,為了測試地質活動將有機物質掩埋的深度,人們測試了輻射對氨基酸蛋白質基本組成部分的影響,以此來尋找冰層之下潛在的生物信號。通過研究發現,在赤道附近輻射最高區域,可以發現生物信號的深度在地下10釐米到20釐米之間,在中高緯度低輻射地區,可以發現的生物信號減少到1釐米左右。

美國宇航局2022年將會進行木衛二快船計劃,任務飛船將會攜帶照相機,光譜儀,等離子體和雷達儀器這些儀器將調查木衛二表面的成分組成,內部海洋以及從冰層中噴湧出來的物質。他們還為自己的木衛二地面探測器準備了5毫米的穿甲彈用來探測輻射之下的世界。


米瑪塔爾的幻想雜談


在1979年3月,當美國發射的“旅行者”號空間探測器飛越木星近空時,曾經意外地發現木星的第二顆衛星——“木衛二”具有非常奇特而與眾不同的外貌。它有一個由厚厚的冰層構成的外殼,分佈著許許多多縱橫交叉的條紋。有意思的是,邊些亂麻般交叉的裂縫具有褐色的基調,顯得格外分明。經過進一步研究,這些條紋是冰殼反覆破裂形成的裂縫。光譜分析表明,它們很可能是有機化合物的反映。\r 更令人興奮的是,在地球南極常年冰封的湖底,生活著一大片藍綠藻,它們就靠微弱的陽光生活。在木衛二上,一些冰殼裂縫破裂開來的地方,就有可能接受到較充足的陽光,從而使生命有可能在那裡繁殖生存。當然,木衛二究竟有沒有生命,還要等待人們去實地考察。\r “木衛二”表層是平坦的冰層,冰層下方有液態海洋的存在,可能有水生生物存活于海洋較溫暖的水域。


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生命的存在必然少不了穩定的液態水,其次是有適當的溫度生命才可以誕生髮展,當然這裡默認的是碳基生命。太陽系內有水的天體並不少,但是有穩定液態水的並不多。地球我們都知道有穩定液態水,是我們賴以生存的家園。但太陽系內更多的水實際上是在衛星上保存著。



從上圖中可以看到太陽系內的一些天體含水量的對比,木衛二的含水量比地球多。並且大部分都是穩定的液態水,而類似於冥王星、海衛一上的水大部分都是冰。實際上在太陽小行星帶之外受到太陽的輻射能少,是不支持液態水存在的。但木星的這些衛星較特殊,木衛二的軌道接近於正圓,但是在木星和其他衛星共同的作用下,木衛二受到的潮汐力變化會讓其內部產生摩擦,可以產生更多的熱量,保持著穩定的液態海洋。

由於木衛二表面溫度很低,低於零下100攝氏度,因此在木衛二的表面上有一層厚厚的冰層,厚度可以達到100公里,在冰層之下存在著地下液態海洋,在這個穩定的液態海洋中很可能存在著地外生命,當然具體如何人類目前無法確認。

在影視作品《木衛二報告》中人類駕駛探測器飛去木衛二,最終全軍覆沒,在木衛二的地下海洋中發現了高級生命。但真實情況如何,只能等著NASA發射探測器去木衛二,深入液態海洋,探索可能存在的生命物質。



科學黑洞


這個消息是來自於2014年“卡西尼號”土星探測器的一個發現,

土星的土衛二是一個被冰層覆蓋的星球,但是在冰層的下方竟然有一個全球性的液態海洋。並且NASA對外宣佈,這裡的液態海洋已經具備了所有生命誕生的條件。

(這裡補充一點,之所以冰層下有液態海洋,是因為海底火山頻繁導致的。)

可能你不太能夠理解,我們可以來簡單地講一講這其中的邏輯。

海底熱泉口

具體還是要從地球的往事說起,在距今45億年前(當然,說46億年前也沒有毛病,反正就在這個時期前後),星雲物質在引力作用下形成了太陽,殘餘的一小部分邊角碎料在引力作用下形成了如今的地球。

而地球上的水,主流觀點認為是:自源說和外源說的結合。說白了就是地球上的一部分水是自帶的,在形成地球的過程中就有,只不過鎖在礦石的晶格當中,其次,就是外太空的隕石和小行星也送來了一部分水。

整個過程大致是,早期地球由於特別熱,水以水蒸氣的形式保存在大氣中(這是因為引力的作用才沒有跑掉。),後來地球冷卻下來之後,下了一場幾百萬年甚至上千萬年的大雨,形成了原始的海洋,這之後,又來了一波隕石和小行星送來了很多水,也都保存在原始的海洋當中。

而這之後,在距今40億年前後,當時的大氣中游離的氧特別特別少,因此當時並沒有臭氧層,這就意味著當時地球表面的紫外線特別強,生命很難能在這樣高強度的紫外線下存在。

而最早的生命是在深海,在這裡紫外線已經幾乎沒有了。按照目前主流的生命起源假說:海底熱泉口假說

意思是說,早期的生命是在海底熱泉口附近起源的。因為海底熱泉口有定向的氫離子移動,這是生命利用能量的一種最基本的方式,目前我們體內細胞的線粒體也是利用這樣的方式來獲取能量。

我們要知道的是,海底熱泉口溫度很高,這裡存在的是350~450度的超臨界態水。(不屬於三態的一種特殊狀態)而且還是要麼強酸要麼強鹼的地帶,但是根據科學家對於現今海底熱泉口的探測就發現,海底熱泉口附近非但不是死寂一片,相反是生機勃勃。

因此,海底熱泉口已經滿足了生命起源以及演化的基本條件。

土衛二

而“卡西尼號”大概是遠遠地從土衛二身邊掠過,它並沒有登陸土衛二。但是通過探測器,“卡西尼號”發現:土衛二的噴射現象是源自於地表下面的液態水海洋的。

而且根據分析噴射的化學成分以及通過引力場模型進行一系列的計算分析,可以得出地下液態水是和岩石相互接觸的。

更重要的是,“卡西尼號”還發現了海洋的底部是有水的熱活動,也就是存在海底熱泉口。

就和地球早期的海底熱泉口周圍的環境很像,具備了生命起源的所有條件。

那土衛二會不會真的像地球早期那樣出現生命的起源呢?

客觀地說,實際上目前並沒有找到土衛二上有任何生命存在的跡象。(當然,這確實也不能排除沒有,但要證明有,就真的得切切實實的找到。)

不過,有一點是確定的,按照目前的研究結果來看,如果拿地球上的微生物到土衛二的海洋當中,它們也完全可以活下來。

所以,當初“卡西尼號”在燃料用盡時,選擇的是一頭撞進土星當中,這是因為科學家當心“卡西尼號”上的微生物萬一在日後登陸了土衛二可能會引起不必要的麻煩。


鍾銘聊科學


在過去的幾個世紀裡,大部分人都認為火星是太陽系中最有可能支持地球以外生命存在的天體。但經過數百年的望遠鏡觀測、數十年的宇宙飛船探索,以及幾個火星探測器多次探索,在火星上發現生命的希望仍然渺茫。現在,許多科學的注意力正集中在木衛二上,木衛二是木星已確認的67顆衛星中的第四大衛星。木衛二可能比火星更適合尋找生命,因為木衛二被認為擁有生命存在的三個基本要求——液態水、生命的化學模塊有機化學物質和能量的來源。

木衛二平均距離太陽近8億公里,因此表面很冷,上面覆蓋著冰。這些冰在木衛二上形成了一層地殼,據估計有10公里厚。但是在冰殼之下,木衛二存在著一個深達100公里的液態水海洋,木衛二所含的水比地球的水還要多,這片海洋不受有害輻射的影響,使得木衛二成為太陽系中最有可能孕育外星生命的星球之一。科學家認為,液態水海洋中富含溶解的離子,尤其是鎂、鈉、鉀和氯,地球生物生活在富含離子的水溶液中,所以它們很有可能也存在於在木衛二上。

木衛二表面的冰和其他物質包括氧氣(O2)、過氧化氫(H2O2)、二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)受到木星輻射的轟擊後,可能會把它們合成生命的某些有機化學組成部分。如果這些有機化合物通過某種方式到達了木衛二的地下海洋,它們可以成為營養物質來開始和維持生命,同時海水可以與海底的岩石和礦物質發生反應,釋放出其他營養物質來維持生命。

木衛二處在木星強大的引力場中,這種強大的引力牽引使木衛二被鎖定在一個軌道上,半邊一直對著木星,橢圓軌道週期性使木衛二離木星更近或更遠。木衛二上引力的交替增減導致在每次環繞木星時都會增強和減弱,這種內部運動,加上鄰近衛星施加的引力變化,會在木衛二內部產生內摩擦和熱量。木衛二的內熱可能是阻止地下海洋結冰並維持那裡存在的生命的能量來源,此外,海底可能有熱水噴口,從木衛二內部輸送能量和營養至海洋中。畢竟在地球上已經在南極洲的冰下湖泊和熱泉中富含離子的熱水域中發現生物的存在,木衛二地下海洋的生命也可以以類似的方式維持。

因此,如果木衛二上存在生命,那麼它的能量來源是化學物質而不是通過太陽光的光合作用,因為到達木衛二的陽光太少,而且木衛二會被厚厚的冰層擋住,而木衛二外面的強輻射使任何生物都無法生存。如果生命已經在木衛二上進化,那麼圍繞著木衛二海底熱液噴口釋放出熱水和溶解的化學物質,為化學合成生物提供食物,而這些生物反過來又為不同種類的捕食者提供食物。不過,顯然不能保證木衛二上的生命就會是這樣的,可能只有單細胞微生物,或者根本就沒有生命。即使生命的基本成分最終都存在,如果某些條件不合適,例如水太鹹或者pH不合適,可能無法進行某些基本的生命化學反應。此外,生命的進化是一個很難發生的小概率事件,雖然它曾經在地球上發生過,但花了數十億年的時間,並不一定在別的星球會同樣發生。


科學閏土


看了好幾個回答,都說木衛二上有液態水,就可能有生命,我一直想不明白,為什麼很多人認為只有水才是生命的載體呢。幾乎是無限大的宇宙,難道就沒有離開水還能存在的生命?


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