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2018-6-21  美女图书馆

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北京时间4月14日凌晨2时,美国国家航空航天局(NASA)召开新闻发布会,宣布土卫二上具备生命所需的所有元素,而情况相似的木卫二同样有潜力。上述发现分别是通过卡西尼任务和哈勃望远镜得到的。

土卫二和木卫二有着相似的结构——厚厚冰层的覆盖下,暗藏流动的海洋,而它们的冰裂处均有喷射羽流。科学家无须钻开冰层,只要分析喷射出的羽流成分,就能获得宝贵的信息。

2015年10月28日,卡西尼探测器最后一次近距离飞越土卫二,距离达到了49公里。它对喷射出的羽流进行采样,发现其成分中98%是水,约1%是氢气,其余是二氧化碳、甲烷等。

“简单来说,这次探测收获了两大成果。”中科院国家天文台研究员郑永春介绍,“第一是土卫二海洋中有生命必需的几乎全部元素;第二是还有维持生命所需的能量。”

郑永春进一步解释,所谓喷射羽流,类似间歇性喷泉,卡西尼号探测发现,出现羽流的地方往往温度较高。科学家们由此推测,土卫二冰层下的海底存在热液活动。

郑永春指出,地球上一些深海区域也有类似结构,被称为“黑烟囱”。这些海底火山口喷发出大量硫化物和热量,滋养了许多海洋生物。

不仅如此,羽流成分显示土卫二内部存在着某种不断产生氢气的机制。“土卫二的引力很弱,氢气的分子质量又小,很容易散逸。若非氢气在不断生成,羽流中不会保持这么高的氢含量。”中科院国家天文台研究员崔峻说。

这些氢气可能源于土卫二海底热水与岩石的相互作用,在一定温度条件下,氢气可以与溶解于水的二氧化碳反应生成甲烷等有机物。而甲烷正是地球生命起源的关键因素之一。

此前的研究已经表明,在土卫二上存在氮、甲烷、乙烯和丙烷等物质。尽管生命所需的硫和磷还没有被发现,但这两种元素在各个天体上并不稀缺,土卫二很可能已经集齐了“碳、氢、氧、氮、硫、磷”六大生命元素。现在水热反应的发现,更解决了生命起源所需的能量来源,土卫二具备了“生命摇篮”的所有条件。

中科院国家天文台研究员苟利军说:“过去人们寻找地外生命的思路,就是循着宜居带和宜居区探索,结果反而很不理想。现在,这颗远离太阳的冰冷卫星竟然也具备生命产生的条件,的确振奋人心。”

与卡西尼直接从土卫二采样分析不同,哈勃望远镜只在木卫二上发现羽流喷发的证据。2020年后,NASA将启动 “欧罗巴快帆”计划,对木卫二进行近距离拍摄观察,可能派遣一个登陆器对其冰层下隐藏的海洋进行重点研究。

除此之外,土星最大的卫星——土卫六也是一个不应该被忽视的“潜力股”。崔峻告诉《中国科学报》记者,早在2007年,一篇发表在《科学》杂志上的文章便宣布在土卫六上探测到了分子量高达几十万的有机大分子。

这些被称为“索林(tholin)”的大分子化合物是生命起源过程中的重要中间产物。它们的生成有赖于稠密的大气环境,而这正是土卫二所不具备的。

“土卫二和土卫六有截然不同的有机物起源图像。”崔峻说,“土卫二的有机物产生于原始海洋;土卫六的有机物则倾向于‘从天而降’,即在很高的大气层中形成有机小分子,下落过程中经反应越聚越大,最终达到几十万分子量。”

卡西尼号飞船于1997年发射,于今燃料将尽,即将退役。自2004年抵达土星轨道以来,卡西尼号对这颗行星及其光环进行了前所未有的深度调查,传回无数珍贵的数据和资料。

它曾发现土卫二厚厚冰壳下藏着一个全球性海洋,发现土卫六的大气中存在多种复杂有机物,发现土卫五的大气中富含氧气……在它最后一次以极近距离飞越土卫二后,又给全世界带来如此惊喜。

“每次深空探测任务都应该有这样一场华丽的谢幕。”郑永春说,“这不仅是一个任务总结,更是向纳税人交上的一份答卷,为下一项探测任务争取更广泛的认可和支持。”

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