土衛(wèi)二藝術(shù)概念圖。
近日，日本研究機(jī)構(gòu)與歐美團(tuán)隊(duì)在土星的二號(hào)衛(wèi)星——土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)存在熱水的環(huán)境。據(jù)稱(chēng)，這是人類(lèi)首次在太陽(yáng)系中發(fā)現(xiàn)存在于地球之外的可供生命存在的環(huán)境。
美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)太空探測(cè)器的天體物理學(xué)家宣布，土衛(wèi)二的南極有溫暖的海洋，有熱液活動(dòng)。他們是通過(guò)分析土星最外圍環(huán)上的塵埃粒子去估計(jì)土衛(wèi)二海洋的溫度、鹽度和近似PH值。土衛(wèi)二南極的間歇泉是土星最外圍環(huán)上材料的主要來(lái)源。在卡西尼號(hào)質(zhì)譜儀的幫助下，他們發(fā)現(xiàn)這些塵埃納米粒子主要由鹽構(gòu)成，它們都是噴射的間歇泉鹽水蒸發(fā)后的產(chǎn)物，這些粒子顯示土衛(wèi)二上有溫暖的海洋。
目前，土衛(wèi)二已成為一個(gè)吸引眾多科學(xué)家探尋地外生命的目標(biāo)星球，它具備了產(chǎn)生生命的三大條件：持續(xù)的熱源、有機(jī)物和液態(tài)水。有分析認(rèn)為，土衛(wèi)二是太陽(yáng)系內(nèi)最有可能孕育生命的星球。而已發(fā)現(xiàn)的可能存在海洋的星球還包括土衛(wèi)六、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三。
A
首份明確證據(jù)證明土衛(wèi)二地下有海洋
土星的二號(hào)衛(wèi)星——土衛(wèi)二是土星的第六大衛(wèi)星，直徑約500公里，圍繞土星運(yùn)轉(zhuǎn)，其中心為巖石。土衛(wèi)二的表面幾乎能反射百分之百的陽(yáng)光，且距離太陽(yáng)遙遠(yuǎn)，因而極為寒冷。表面被厚厚的冰層所覆蓋。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在土衛(wèi)二南極附近的地下存在海洋。美國(guó)宇航局的卡西尼號(hào)太空探測(cè)器則為科學(xué)家提供了首份這樣明確的證據(jù)。
“土衛(wèi)二有一個(gè)地下海洋，且有明顯的地質(zhì)活動(dòng)。而這些新的發(fā)現(xiàn)又使其存在適合生物生存環(huán)境的可能性進(jìn)一步增加。”宇航局華盛頓科學(xué)任務(wù)指揮部宇航員、副主管約翰·格倫斯菲爾德說(shuō)。研究顯示，土衛(wèi)二“地下海洋”的海底可能是硅酸鹽巖石，這意味著此地環(huán)境適合復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，包括那些可能創(chuàng)造了類(lèi)似早期地球環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)。
更為重要的是科學(xué)家宣布土衛(wèi)二的南極有熱液活動(dòng)。據(jù)悉，熱液活動(dòng)是一種自然現(xiàn)象，通常發(fā)生在地球的海洋中，當(dāng)海水滲透到巖層地殼中并發(fā)生反應(yīng)后，會(huì)被加熱成富含礦物質(zhì)的溶液。而此次是人類(lèi)首次在冰凍衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)這類(lèi)活動(dòng)的明確跡象。
B
土衛(wèi)二海底有可能存在生命棲息地
另外，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，海水不時(shí)噴向太空，噴出的海水中含有碳等生命形成所必須的元素。發(fā)表在近期《地球物理研究通訊》上的一篇文章指出，熱液活動(dòng)可能是土衛(wèi)二南極地區(qū)爆發(fā)的氣體冰粒羽冠中甲烷的兩大源頭之一。之前由卡西尼號(hào)進(jìn)行的采樣結(jié)果表明，這些羽冠中甲烷的含量相當(dāng)高，為了找出原因，來(lái)自法國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家進(jìn)行了廣泛的模擬，從而得出了這一結(jié)論。
研究小組發(fā)現(xiàn)，這個(gè)衛(wèi)星的高壓海洋里會(huì)形成一種被稱(chēng)為包合物的冰凍物質(zhì)，它能夠把甲烷分子束縛在水冰的晶體結(jié)構(gòu)中。模擬表明，這種過(guò)程能夠使海洋中甲烷的含量明顯減少，所以研究人員必須對(duì)羽冠中存在的豐富甲烷作出解釋。
文章的作者認(rèn)為，很可能是因?yàn)闊嵋夯顒?dòng)促使海洋中的甲烷達(dá)到超飽和。這只需甲烷產(chǎn)生的速度快于它轉(zhuǎn)變成包合物的速度就可以。
2009年，研究人員報(bào)告說(shuō)在土星的一個(gè)著名的光環(huán)中發(fā)現(xiàn)了鹽粒，而這個(gè)光環(huán)便是由來(lái)自土衛(wèi)二的噴泉微粒所形成的。如今，研究團(tuán)隊(duì)確定了這些微粒不但含鹽并且含有二氧化硅。這意味著熱泉現(xiàn)在非?；钴S，而且并非僅僅是在過(guò)去的某一時(shí)刻曾經(jīng)存在。
研究人員認(rèn)為，含硅微粒是部分巖石成分在高溫水中溶解后又急劇冷卻時(shí)出現(xiàn)的。在土衛(wèi)二上，硅石微粒很可能從熱泉中沉淀析出，隨后被凍結(jié)的液滴所捕獲并從海底向上升起。它們作為羽狀物的一部分向上噴出，最終落入環(huán)繞土星的軌道中。而還有一些則從那里逃入太空，就像“卡西尼”號(hào)探測(cè)器所觀測(cè)到的那樣。
博爾德市空間科學(xué)研究所行星科學(xué)家卡羅琳· 波爾科表示，新的發(fā)現(xiàn)是有關(guān)土衛(wèi)二的海洋中到底正在發(fā)生著什么的另一條線(xiàn)索。“它告訴我們?cè)谕列l(wèi)二的海底有可能存在生命棲息地——地球上存在的生物也有可能存在于土衛(wèi)二上。”
C
10年前就發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二有活躍的地質(zhì)活動(dòng)
卡西尼號(hào)太空探測(cè)器首次發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二上有活躍的地質(zhì)活動(dòng)是在2005年，那年卡西尼飛越土衛(wèi)二時(shí)的勘測(cè)資料顯示其表面存在著碳、氫、氮和氧氣，這些有機(jī)物質(zhì)被認(rèn)為是孕育生命的必要元素。當(dāng)時(shí)，卡西尼還發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二南極分布著一些被稱(chēng)作“虎紋”的平行條帶狀地貌，并有冰屑間歇泉噴出，科學(xué)家因此猜想土衛(wèi)二可能有一個(gè)“地下海洋”。此外，土衛(wèi)二還具有一個(gè)沸騰的熔化巖石內(nèi)核，為孕育生命體提供適宜的環(huán)境溫度。波爾科曾表示，如果這個(gè)地表溫度低至零下200攝氏度的星球上存在液態(tài)水，其地下就可能存在熱源。
在2010年至2012年期間，天文學(xué)家再次利用卡西尼3次近距離觀測(cè)土衛(wèi)二獲得的數(shù)據(jù)，分析確定了土衛(wèi)二的引力場(chǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二的引力場(chǎng)存在“引人注目的不對(duì)稱(chēng)性”，其中南極的引力較弱，但又大于根據(jù)其地形計(jì)算得出的數(shù)值。他們認(rèn)為，“起到彌補(bǔ)性作用”的是南極表面下的液態(tài)水，因?yàn)樗拿芏却笥诒?，形成的引力也大于冰?/p>
2014年的引力科學(xué)成果也同樣強(qiáng)烈暗示，在土衛(wèi)二厚達(dá)30至40公里的冰殼下，隱藏著一個(gè)深約10公里的海洋。也就是說(shuō)，土衛(wèi)二的海洋被夾在數(shù)十公里厚的冰層與地核之間。
參與研究的加州理工學(xué)院教授戴維·史蒂文森說(shuō)：“這說(shuō)明海洋的面積與地球上的第二大湖蘇必利爾湖相當(dāng)甚至更大。”
據(jù)了解，行星科學(xué)家波爾科與其他研究人員已向美國(guó)宇航局遞交了一份提案，建議開(kāi)展一項(xiàng)“土衛(wèi)二生命探測(cè)器”任務(wù)，即發(fā)射一架在土衛(wèi)二的羽狀物中尋找有關(guān)生命的化學(xué)跡象的探測(cè)器。
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