为什么说“木卫二”上可能有生命?

Zeng-Liping


美国宇航局专家称,木卫二地下海洋是太阳系中最有希望存有生命的地方。木卫二有比地球更丰富的水资源但冰层下却可能拥有温和的液态水海洋,成为生命发源的良好场所。

木卫二是木星众多卫星之一,拥有非常丰富的水资源,距离太阳遥远,表面的温度很低,只有-163℃,使得木卫二表面的有平均数十公里的冰层,看似与生命无关,但由于距离木星比较近,被木星潮汐锁定,引力的拉扯使木星物质不断地摩擦,产生大量的热量,使冰层下存在一个液态水海洋,海水相当活跃,因为木星的引力和冰层的压力,木卫二上可以形成高达200千米的壮观喷泉。而水是一种相当好的溶剂,可以溶解大量的无机盐、气体、有机物,在摩擦产生的热源中,溶解在水中的这些物质可能也会像地球海底的热泉系统一样,使物质有足够的能量自由碰撞反应,进而产生更复杂的物质,为生命的产生提供条件。

同处于太阳系,地球上拥有的很多元素和小分子物质在木卫二上也能够找到,像组成地球生命的碳、氮、氧、磷等元素,氧气、二氧化碳等小分子物质,如果地球生命是这些物质自由碰撞反应形成,那木卫二也有良好条件。木卫二本身也可能和太阳系大量天体一样,自然产生一些有机物质,而有机物的形成也是地球生命形成过程中的重要一条。

地球生命的组成物质和地球的环境特征(水、大气、磁场、地质活动、月球引力潮汐),被统一称为“生命元素”,基于地球生命形成的和演化的过程,当然也可以认为木卫二有可能发生类似的过程。但还不过是基于地球生命的特点做出的推测,未必做得准,木卫二有和地球类似的地方,但是不同的地方却更多,在地质活动、大气、磁场等方面而且,没有谁可以保证所有天体上自然发生的生命现象,都会和地球一样具有碳基构造。

目前人类对木卫二的探索也还比较少,至今传回来的清晰图像都是经过旅行者号等深空探测器传回的,由于技术的限制,都是匆匆一瞥,没办法仔细地勘验。木卫二有没有生命,只有未来登陆木卫二然后钻探冰层取些水样才能确定。


来看世界呀


“为什么说“木卫二”上可能有生命?”,简单来说,木卫二拥有生命生存所必需的一切条件,甚至有科学家认为,如果木卫二上没有生命,那才是奇怪的事。

木卫二拥有大量水资源

木卫二是木星的第二颗卫星,其直径约为3100公里。木卫二虽然是一颗卫星,但是它和类地行星相同,其主要又硅酸盐岩石构成,木卫二拥有全球性的海洋,在海洋之上有上千米厚的冰层,科学估计如果木卫二上的水聚集成一个球,这个球的直径可达一千七百多公里。当太阳风吹向木卫二时,大量的带电粒子与冰面作用产生水蒸气,这些水蒸气进一步分解成氢气与氧气,较轻的氢气会散逸到星际空间,而氧气也就成了木卫二稀薄大气层的主要成分。(下图,木卫二水量与地球水量对比)

木卫二拥有特殊的热源

木卫二除了拥有大量的水外,还有独特的热源,木卫二的赤道地区表面温度约为-163摄氏度,两极地区更低,所以木卫二表面是永久的冰面,但是科学家发现木卫二上会出现间歇性喷发的喷泉,每当木卫二运行到“远木点”时,大量的内部物质会从冰层裂缝中喷出,形成高达两百公里的喷泉,当木卫二运行到“近木点”时,这些喷泉又会消失,科学家分析后认为喷泉的成因来自于木星引力对木卫二的“挤压”作用,同样,木卫二内部热量也来自于这种“挤压力”,这种不断的挤压摩擦使木卫二内部热量升高融化寒冰,从而形成覆盖全球的海洋,科学家根据这种特殊的热量生成模式推算,木卫二冰层下有上千米深的海洋。

木卫二拥有有机化合物

1989年10月18日伽利略号木星探测器从“亚特兰蒂斯”号航天飞机上成功发射,经过六年的长途跋涉后终于抵达环木星轨道,科学家分析伽利略号探测器传回的数据证实了木卫二上液态水的存在证据,并且发现木卫二内部有火山热源的存在,和地球类似,木卫二也会有海底火山运动,通常来说有火山热源的区域会不断提供化学反应物,这些物质包括大量的矿物质与有机物等,多种氧化还原作用不断产生,从而使生命的诞生成为可能,这些热源甚至会承载起一个小型的生态系统,在地球海底“黑烟囱”附近经常会发现依靠类似热源生存的虾类、鱼类以及管状蠕虫等生物。科学家甚至根据木卫二海洋消耗氧气的规模推算木卫二海洋中大约有三百万吨的“鱼类”生物。


结语

木卫二拥有生命生存的一切条件,从而使生命的存在成为可能。


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漫步的小豆子


为什么说木卫二上可能存在生命?

  1. 因为人们发现木卫二上面存在过水,存在过海洋,上个世纪九十年代伽利略号探测器就为木卫二表面下存在全球性海洋提供了让人们信服的证据,在地球上,人们在北极和南极洲类似木卫二上那种极端寒冷地拥有水源的环境中发现过生命存在。

  2. 伽利略号的图像数据显示木卫二表面有巨大的冰层裂口,冰层下的淡水喷涌出来填满了这些缺口,造成这些冰层缺口是因为木卫二和木星之间相互的潮汐力作用。这与月球在地球上造成的潮汐作用类似,只是规模要大的多。


  3. 潮汐力造成了木卫二在轨道上弯曲运动,这种运动增加了它内部的热量,由于木卫二上活跃的地质这些内部热量向外扩散导致了地面冰层出现裂缝,活跃的地质还让人们几乎在木卫二上面看不见一个陨石坑,这不是没有陨石落在上面,而是这些陨石坑被活跃的地质结构带上来的物质给掩盖了而已。

  4. 活跃的地质结构让木卫二经历了内部和表面物质的周期性交换,如果它冰层下面的海洋内存在过生命,那么理论上一些生命存在过的证据会被保存在木卫二冰层深处受不到木星强烈磁场辐射破坏的地方。

未来探测木卫二生命有什么计划?

人们的目标主要放在木卫二表面的辐射量上面,因为木星强大的磁场辐射会破坏掉很多东西,人们需要知道辐射最强的地点,辐射最深的地点,以及辐射如何影响木卫二的内部,此前旅行者一号的数据告诉人们,辐射信号最强的地点集中在赤道附近,但在南北极辐射强度最弱,但这似乎远远不够。

研究木卫二的团队已经建立了三维模型,用来研究辐射穿透地表的深度,为了测试地质活动将有机物质掩埋的深度,人们测试了辐射对氨基酸蛋白质基本组成部分的影响,以此来寻找冰层之下潜在的生物信号。通过研究发现,在赤道附近辐射最高区域,可以发现生物信号的深度在地下10厘米到20厘米之间,在中高纬度低辐射地区,可以发现的生物信号减少到1厘米左右。

美国宇航局2022年将会进行木卫二快船计划,任务飞船将会携带照相机,光谱仪,等离子体和雷达仪器这些仪器将调查木卫二表面的成分组成,内部海洋以及从冰层中喷涌出来的物质。他们还为自己的木卫二地面探测器准备了5毫米的穿甲弹用来探测辐射之下的世界。


米玛塔尔的幻想杂谈


在1979年3月,当美国发射的“旅行者”号空间探测器飞越木星近空时,曾经意外地发现木星的第二颗卫星——“木卫二”具有非常奇特而与众不同的外貌。它有一个由厚厚的冰层构成的外壳,分布着许许多多纵横交叉的条纹。有意思的是,边些乱麻般交叉的裂缝具有褐色的基调,显得格外分明。经过进一步研究,这些条纹是冰壳反复破裂形成的裂缝。光谱分析表明,它们很可能是有机化合物的反映。\r 更令人兴奋的是,在地球南极常年冰封的湖底,生活着一大片蓝绿藻,它们就靠微弱的阳光生活。在木卫二上,一些冰壳裂缝破裂开来的地方,就有可能接受到较充足的阳光,从而使生命有可能在那里繁殖生存。当然,木卫二究竟有没有生命,还要等待人们去实地考察。\r “木卫二”表层是平坦的冰层,冰层下方有液态海洋的存在,可能有水生生物存活于海洋较温暖的水域。


用户6013679376


生命的存在必然少不了稳定的液态水,其次是有适当的温度生命才可以诞生发展,当然这里默认的是碳基生命。太阳系内有水的天体并不少,但是有稳定液态水的并不多。地球我们都知道有稳定液态水,是我们赖以生存的家园。但太阳系内更多的水实际上是在卫星上保存着。



从上图中可以看到太阳系内的一些天体含水量的对比,木卫二的含水量比地球多。并且大部分都是稳定的液态水,而类似于冥王星、海卫一上的水大部分都是冰。实际上在太阳小行星带之外受到太阳的辐射能少,是不支持液态水存在的。但木星的这些卫星较特殊,木卫二的轨道接近于正圆,但是在木星和其他卫星共同的作用下,木卫二受到的潮汐力变化会让其内部产生摩擦,可以产生更多的热量,保持着稳定的液态海洋。

由于木卫二表面温度很低,低于零下100摄氏度,因此在木卫二的表面上有一层厚厚的冰层,厚度可以达到100公里,在冰层之下存在着地下液态海洋,在这个稳定的液态海洋中很可能存在着地外生命,当然具体如何人类目前无法确认。

在影视作品《木卫二报告》中人类驾驶探测器飞去木卫二,最终全军覆没,在木卫二的地下海洋中发现了高级生命。但真实情况如何,只能等着NASA发射探测器去木卫二,深入液态海洋,探索可能存在的生命物质。



科学黑洞


这个消息是来自于2014年“卡西尼号”土星探测器的一个发现,

土星的土卫二是一个被冰层覆盖的星球,但是在冰层的下方竟然有一个全球性的液态海洋。并且NASA对外宣布,这里的液态海洋已经具备了所有生命诞生的条件。

(这里补充一点,之所以冰层下有液态海洋,是因为海底火山频繁导致的。)

可能你不太能够理解,我们可以来简单地讲一讲这其中的逻辑。

海底热泉口

具体还是要从地球的往事说起,在距今45亿年前(当然,说46亿年前也没有毛病,反正就在这个时期前后),星云物质在引力作用下形成了太阳,残余的一小部分边角碎料在引力作用下形成了如今的地球。

而地球上的水,主流观点认为是:自源说和外源说的结合。说白了就是地球上的一部分水是自带的,在形成地球的过程中就有,只不过锁在矿石的晶格当中,其次,就是外太空的陨石和小行星也送来了一部分水。

整个过程大致是,早期地球由于特别热,水以水蒸气的形式保存在大气中(这是因为引力的作用才没有跑掉。),后来地球冷却下来之后,下了一场几百万年甚至上千万年的大雨,形成了原始的海洋,这之后,又来了一波陨石和小行星送来了很多水,也都保存在原始的海洋当中。

而这之后,在距今40亿年前后,当时的大气中游离的氧特别特别少,因此当时并没有臭氧层,这就意味着当时地球表面的紫外线特别强,生命很难能在这样高强度的紫外线下存在。

而最早的生命是在深海,在这里紫外线已经几乎没有了。按照目前主流的生命起源假说:海底热泉口假说

意思是说,早期的生命是在海底热泉口附近起源的。因为海底热泉口有定向的氢离子移动,这是生命利用能量的一种最基本的方式,目前我们体内细胞的线粒体也是利用这样的方式来获取能量。

我们要知道的是,海底热泉口温度很高,这里存在的是350~450度的超临界态水。(不属于三态的一种特殊状态)而且还是要么强酸要么强碱的地带,但是根据科学家对于现今海底热泉口的探测就发现,海底热泉口附近非但不是死寂一片,相反是生机勃勃。

因此,海底热泉口已经满足了生命起源以及演化的基本条件。

土卫二

而“卡西尼号”大概是远远地从土卫二身边掠过,它并没有登陆土卫二。但是通过探测器,“卡西尼号”发现:土卫二的喷射现象是源自于地表下面的液态水海洋的。

而且根据分析喷射的化学成分以及通过引力场模型进行一系列的计算分析,可以得出地下液态水是和岩石相互接触的。

更重要的是,“卡西尼号”还发现了海洋的底部是有水的热活动,也就是存在海底热泉口。

就和地球早期的海底热泉口周围的环境很像,具备了生命起源的所有条件。

那土卫二会不会真的像地球早期那样出现生命的起源呢?

客观地说,实际上目前并没有找到土卫二上有任何生命存在的迹象。(当然,这确实也不能排除没有,但要证明有,就真的得切切实实的找到。)

不过,有一点是确定的,按照目前的研究结果来看,如果拿地球上的微生物到土卫二的海洋当中,它们也完全可以活下来。

所以,当初“卡西尼号”在燃料用尽时,选择的是一头撞进土星当中,这是因为科学家当心“卡西尼号”上的微生物万一在日后登陆了土卫二可能会引起不必要的麻烦。


钟铭聊科学


在过去的几个世纪里,大部分人都认为火星是太阳系中最有可能支持地球以外生命存在的天体。但经过数百年的望远镜观测、数十年的宇宙飞船探索,以及几个火星探测器多次探索,在火星上发现生命的希望仍然渺茫。现在,许多科学的注意力正集中在木卫二上,木卫二是木星已确认的67颗卫星中的第四大卫星。木卫二可能比火星更适合寻找生命,因为木卫二被认为拥有生命存在的三个基本要求——液态水、生命的化学模块有机化学物质和能量的来源。

木卫二平均距离太阳近8亿公里,因此表面很冷,上面覆盖着冰。这些冰在木卫二上形成了一层地壳,据估计有10公里厚。但是在冰壳之下,木卫二存在着一个深达100公里的液态水海洋,木卫二所含的水比地球的水还要多,这片海洋不受有害辐射的影响,使得木卫二成为太阳系中最有可能孕育外星生命的星球之一。科学家认为,液态水海洋中富含溶解的离子,尤其是镁、钠、钾和氯,地球生物生活在富含离子的水溶液中,所以它们很有可能也存在于在木卫二上。

木卫二表面的冰和其他物质包括氧气(O2)、过氧化氢(H2O2)、二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)受到木星辐射的轰击后,可能会把它们合成生命的某些有机化学组成部分。如果这些有机化合物通过某种方式到达了木卫二的地下海洋,它们可以成为营养物质来开始和维持生命,同时海水可以与海底的岩石和矿物质发生反应,释放出其他营养物质来维持生命。

木卫二处在木星强大的引力场中,这种强大的引力牵引使木卫二被锁定在一个轨道上,半边一直对着木星,椭圆轨道周期性使木卫二离木星更近或更远。木卫二上引力的交替增减导致在每次环绕木星时都会增强和减弱,这种内部运动,加上邻近卫星施加的引力变化,会在木卫二内部产生内摩擦和热量。木卫二的内热可能是阻止地下海洋结冰并维持那里存在的生命的能量来源,此外,海底可能有热水喷口,从木卫二内部输送能量和营养至海洋中。毕竟在地球上已经在南极洲的冰下湖泊和热泉中富含离子的热水域中发现生物的存在,木卫二地下海洋的生命也可以以类似的方式维持。

因此,如果木卫二上存在生命,那么它的能量来源是化学物质而不是通过太阳光的光合作用,因为到达木卫二的阳光太少,而且木卫二会被厚厚的冰层挡住,而木卫二外面的强辐射使任何生物都无法生存。如果生命已经在木卫二上进化,那么围绕着木卫二海底热液喷口释放出热水和溶解的化学物质,为化学合成生物提供食物,而这些生物反过来又为不同种类的捕食者提供食物。不过,显然不能保证木卫二上的生命就会是这样的,可能只有单细胞微生物,或者根本就没有生命。即使生命的基本成分最终都存在,如果某些条件不合适,例如水太咸或者pH不合适,可能无法进行某些基本的生命化学反应。此外,生命的进化是一个很难发生的小概率事件,虽然它曾经在地球上发生过,但花了数十亿年的时间,并不一定在别的星球会同样发生。


科学闰土


看了好几个回答,都说木卫二上有液态水,就可能有生命,我一直想不明白,为什么很多人认为只有水才是生命的载体呢。几乎是无限大的宇宙,难道就没有离开水还能存在的生命?


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