可能真的有地外生命!木衛二既有海洋,又發現了氧氣

如果太陽系內只有一顆天體能夠孕育地外生命,那麼木衛二極有可能就是這顆天體!在許多天文學家的心里,木衛二都是最有希望孕育地外生命的天體。尤其是最近,天文學家甚至意識到它可能還有氧氣,這就更加讓它宜居了!

盡管很多人對于一顆天體的宜居性有不同的判斷標準,但大家都對一個要素達成了共識,那就是液態水。水是許多生化反應的溶劑,沒有水就沒有辦法進行必要的生理過程,自然無法允許生命存在。同時,溫度也是必要的保障,只有在水處于液態的情況下,才能支持這些生化反應。

而木衛二,就有液態水。

目前科學家們已經公認,木衛二冰冷的表面之下,隱藏著一個巨大的液態海洋。這個海洋的深度達到了100公里,以至于這顆直徑僅3138公里的衛星,竟然擁有著比地球更大的水資源儲量!

(圖片說明:木衛二擁有著巨大的液態海洋)

在宇宙中,各種各樣的化學物質的存在并不奇怪。可是,木衛二表面溫度最高也不足-163℃,為何擁有著液態海洋呢?

科學家認為,這是因為木星以及其他三顆巨大的衛星所施加的引力,在木衛二內部形成了強大的潮汐力。這種潮汐力導致木衛二內部不斷運動,從而產生足夠的熱量,將地下的水保持在液體的狀態。

(圖片說明:木衛二內部的火山活動可以讓地下水保持液態)

正因為擁有著液態海洋,木衛二成為了科學家們心中最有希望孕育地外生命的天體。不僅如此,這片海洋里甚至還可能有營養物質,看起來萬事俱備。不過,這距離生命——或者說類似地球上的生命——確實「只欠東風」,那就是氧氣。

最近的一項研究指出,這個問題,可能不需要再擔憂了。科學家有證據表明,木衛二的地下海洋里,或許真的有氧氣。誠然,很多人認為地外生命不一定需要氧氣,但不可否認的是,如果一個宜居環境中有足夠的氧氣,確實可以增加其孕育生命的可能性。

(圖片說明:木衛二藝術圖)

那麼,木衛二的氧氣到底是從何而來的呢?

我們知道,太空中會存在著一些帶電粒子,比如來自于太陽或者木星。這些帶電粒子撞擊到木衛二表面的水分子,就有可能導致其中一小部分的化學鍵斷裂,從而分解成氫氣和氧氣。

產生氧氣后,還有一個問題,那就是它們如何進入到木衛二的海洋中。氧氣的沸點是-183℃,所以在木衛二表面還是有可能以氣體形式存在的。一旦形成,就會飄入大氣中,怎麼會沉入地下海洋呢?

(圖片說明:木衛二表面形成氧氣分子的原理示意圖)

研究表明,分解出來的氧并沒有完全進入大氣中,而是大部分都被封鎖在冰面以下,以氣泡的形式被困在這里,這就給它們進入地下海洋提供了契機。即便是在木衛二的兩極,表面溫度也沒有低于-220℃,也不足以讓剛剛形成的氧氣凝結成固體。因此,至少在理論上,氧氣是完全有條件進入地下海洋的。

即便如此,氧氣想要進入地下海洋,還要面臨一個問題。根據目前的研究,木衛二的冰層厚度達到了15-25公里,氧氣真的能夠穿越這個巨大的屏障嗎?

科學家們注意到,木衛二表面有一種特殊地形或許是輸送氧氣的關鍵。這種地形覆蓋了這顆衛星大約25%的表面積,山脊、裂縫、斷層和平原等多種地形、地貌在此犬牙交錯,因此看起來十分混亂,科學家們稱之為木衛二的混沌地形(Chaos terrain)。

(圖片說明:伽利略號探測器拍攝的木衛二混沌地形)

根據2011年的一項研究,木衛二冰層以下約3公里處,還有一些比較巨大的液態水湖泊。這些湖泊并不直接和地下海洋相連,但其中的水卻可以流下去,它們是木衛二表面冰殼和地下海洋連接的「橋梁」。

在漫長的歲月里(以千年為尺度),這些氣泡會逐漸融入冰殼以下的咸水湖泊中,形成多孔性波。這種多孔性波會在瞬間擴大冰層中的孔隙,然后趁這個孔隙閉合之前迅速下沉。就是通過這樣的方式,氧氣穿越了厚厚的冰層,進入到地下海洋中。

根據他們的分析,為了便于含有氧氣的咸水流入地下海洋,湖泊和海洋之間的冰層必須是半融化的。

(圖片說明:研究人員繪制的氧氣形成以及進入地下海洋的過程圖)

本次的研究表明,木衛二表面吸收的氧氣中,可能有高達86%的部分最終進入到了地下海洋中。雖然這樣的比例可能會在木衛二的歷史上發生過較大的波動,但研究人員依然樂觀地相信,木衛二的地下海洋內可能有著比較豐富的氧氣。

有液態水,有營養物質,如今甚至可能有氧氣。可以說,木衛二的地下海洋,幾乎和地球差不多了,難道這里真的有地外生命嗎?科學家目前還無法給出借了,但很多科學家都有著比較大的信心。

(圖片說明:科學家設想的一種能夠深入到木衛二地下海洋尋找生命的機器人)

根據美國宇航局的計劃,他們將在2024年10月專門發射一個探測器去木衛二進行研究,那就是歐羅巴快船號。它會花5.5年的時間抵達木星系統,并在4年的時間里收集大量的數據,這些數據可以回答科學家想了解的許多問題。它有一個名叫行星探測質譜儀的科學載荷,就可以有效地對本次研究提出的猜想進行觀測和驗證。

木衛二是除月球以外第一顆擁有獨立探測器的衛星,可見天文學家確實對木衛二寄予厚望。

(圖片說明:歐羅巴快船號)

在此之前,科學家們大概也只能盡量尋找可能暗示木衛二生命的證據,而無法給出準確的答案。而這樣的研究,正是指導著這個探測器要如何尋找地外生命的關鍵。或許,等到歐羅巴快船號抵達這顆遙遠的衛星之后,就會給我們一個明確的回答了吧。


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