欧罗巴冰层下究竟有没有生命?

这是科学中最紧迫的问题之一:在宇宙的某个地方究竟有没有外星生命?我们仍然在寻找答案。

幸运的是科技的发展已经达到了我们可以探测到那些地球大小般的系外行星(太阳系之外的行星),而且我们也可以确定这些行星是否位于它们母恒星的宜居地带。

木卫二"欧罗巴"

木卫二"欧罗巴"

开普勒卫星找到一颗接近地球大小的行星,称为Kepler452b,位于一颗与太阳相似的恒星的宜居带上。

我们在寻找外星生命的时候总是把目标瞄准了那些跟地球类似的行星,但这是否不必要的把自己限制在以地球为中心的这样一个偏见中?宜居地带仅仅代表了行星系统中有着可维持水资源的温度的部分,换句话说,也就是地球现在处于太阳系中的位置。

当然,如果一个行星在恒星的宜居带,这就代表了这个星球拥有了地球生命所能够居住的适宜条件。但这并不等于外星生命就必须生活在目前所定义的宜居地带。

此外,我们也知道宜居地带并不是固定不变的。当一颗主序星演化的时候,它的温度会提高,宜居地带也会向外推进。在去年的一项研究中清楚地显示了太阳系宜居带的位置变化。

木卫二"欧罗巴"冰层

木卫二"欧罗巴"冰层

普通的黄色恒星,像我们的太阳,在几十亿年后会称为一颗红色巨型。当它们称为红巨星时,行星的宜居地带也会改变。在太阳系中,目前的宜居地带包含了地球和火星的轨道,当太阳变成红巨星后,宜居地带位于目前木星和土星的区域。

我们暂且抛开外星生命的形态问题,即那些有可能是建立在我们完全不熟悉的化学有机体上,我们甚至不清楚那些类似地球的生命是否只能够在位于恒星宜居带的类地行星上演化。

而这也是我们研究木星和土星的冰冷卫星为何重要的原因。

自旅行者号开始,科学家就一直怀疑欧罗巴(Europa,木卫二)在它那红白花斑的冰壳之下有可能窝藏了一个温暖的液态海洋。2016年九月,哈勃太空望远镜观测到了疑似木卫二水蒸气“喷泉”的新证据,这跟我们在土卫二看到的情况类似。

天文学家认为欧罗巴之所以拥有一大片海洋是由于复杂的天体力学引起的。巨大质量的木星和伽利略卫星(木卫一、木卫二和木卫三)之间的相互作用,通过潮汐作用将欧罗巴内部挤压和变暖,因此冰层下的海洋能够以液态形式存在。

木卫二"欧罗巴"的喷羽状水柱

木卫二"欧罗巴"的喷羽状水柱

多数情况下,地球上的生命需要水和能量(来自太阳)。但是也存在一些特定的生物,特别是在深海中,它们并不需要太阳能。完全有可能地球上最早期的生命接收到的太阳能量要比今天的弱很多。因此科学家想要知道欧罗巴是否存在着为生物过程提供能量的其它机制。

欧罗巴,木星神秘的卫星。在它的表面下是否有生命的存在?

在一项近期的研究中,科学家将欧罗巴上与火山活动无关的氢、氧产生的情况与地球进行了比较。这两种元素的平衡是生命所需能量产生的关键。研究发现,两个天体上氧的产生率都比氢的产生率高大约10倍。

在地球的海洋中,通过一种名为“蛇纹石化”的放热化学反应会产生氢。在这个过程中,盐水会渗透到地球岩石地壳的裂缝中,与矿物质反应释放出热和氢。研究人员认为蛇纹石化在欧罗巴可能和地球上的海洋中同样常见。

木卫二"欧罗巴"的冰层

木卫二"欧罗巴"的冰层

此外,欧罗巴的冰质幔层沐浴在木星的强大辐射之中,足以将氧原子从水分子中分离,这些氧原子会在卫星表面和内部不断地循环中被带入海洋。