7億千米外,覆蓋冰層的歐羅巴:正向海洋輸入氧氣,或已孕育生命

2013年1月28日,一組美國科學家在南極西部鉆透了厚達800米的冰層,進入了被冰蓋封鎖了12萬年的惠蘭斯湖,采出的湖水樣本在數小時后就將在場的科學家興奮不已:

在提取的水樣中發現了令人驚訝的細菌和其他稱為古細菌的單細胞生物,每個樣本中至少包含了約130, 000個細胞,生物學家總共發現了3, 931個微生物物種或物種組。

在與世隔絕了12萬年,與外界沒有任何氧氣交流的、無比幽暗的世界中,居然還有生命,這一點讓科學家頓時豁然開朗!

木衛二歐羅巴:與惠蘭斯湖如出一轍

在太陽系內,像惠蘭斯湖被厚厚冰層覆蓋的大片水域并不只有南極,還有木星的衛星歐羅巴,在木星的四顆伽利略衛星中,它的個頭最小,當1979年3月5日,旅行者飛掠木星系統后不久,科學家被傳回的照片驚呆了,其光滑無比的表面布滿了橫七豎八的線條。

冰層?冰峰?冰下是什麼?

毫無疑問,木衛二表面覆蓋了冰殼,但冰層下是什麼,科學家只是猜測,因為木衛二的距離木星只有67萬千米,早已被木星的引力潮汐鎖定,環繞木星公轉的遠木點和近木點相差月12萬千米,這點差距讓木衛二內部可能存在潮汐引力引起的高溫,可能存在一個冰下湖。

這個猜測被1995年12月7日到達木星的伽利略探測器在后來證實了,伽利略號飛船所采集到的磁場數據表明,木衛二在木星磁場的影響下自身能夠產生一個感應磁場,這一發現暗示著,其表層內部很可能存在與咸水海洋相似的傳導層,木衛二可能還有一個金屬性的鐵核。

木衛二的直徑為3120千米,比月球稍小一些,最外層是一個冰殼,表面布滿了冰峰,而在幾十千米的冰殼下則有可能是一個咸水海洋,其厚度可能達到上百千米,再往下這是硅酸鹽組成的巖石,內核則可能是一個鐵核。

從伽利略探測器發現冰下海洋以來,科學一直對木衛二充滿了信心,2018年5月,在《自然 • 天文學》發表的一篇論文表明,研究在分析1997年伽利略探測器掠過木衛二記錄的一次數據時發現,當時伽利略可能穿過了一個木衛二噴出的水汽羽流。

從2012年起,哈勃望遠鏡觀測到紫外光譜的數據表明木衛二有一個大量的水汽從冰殼中噴出,并且其高度可能達到了200千米,2016年2月至2017年5月,NASA的行星科學家盧卡斯·帕加尼尼及同事使用位于美國夏威夷的凱克天文臺,對木衛二「歐羅巴」(Europa)進行了17次夜間觀測,并于2016年4月26日晚發現了以強烈紅外波段出現的水蒸氣信號。計算表明,水蒸氣約有2300噸。

這表明木衛二冰下活動非常頻繁,而且內部壓力極大,咸水海洋、有熱量來源,這不是生命誕生的幾個要素之一麼,那麼木衛二上有生命嗎?

木衛二冰下存在氧氣來源!

一篇發表在《地球物理研究快報》的論文表明,木衛二冰下海洋存在一個氧氣來源的通道,德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家稱,木衛二表面的氧氣由陽光分解水分子以及木星的范艾倫輻射帶帶電粒子轟擊產生,而冰殼與水下的裂隙將這些氧氣帶入海洋深處。

經過幾十億年的漫長的過程,科學家稱當前木衛二海洋中的氧濃度與地球海洋中的氧含量相差無幾,另外木衛二表面的氧作用下的化合物也將被帶入海洋,成為海洋中營養物質的來源。

簡單的理解就是木衛二已經達到了生命形成的所有條件,而它的歷史卻和地球一樣悠久,在過去的幾十億年中一直都在為生命誕生做準備,而更多的科學家則懷疑,可能歐羅巴魚早就在木衛二的海洋中游來游去,它可能是除了地球外最可能誕生生命的星球。

歐羅巴快船:能解開秘密嗎?

木衛二的誘惑力實在太大,NASA早就想去一窺究竟了,歐羅巴快船(Europa Clipper)就是這個計劃的產物,它的早期概念規劃是非常激進的,甚至還有一個從木衛二冰層冰層縫隙中進入木衛二冰下海洋的潛水艇。

在正式計劃中這潛水艇消失了,取而代之的是一個著陸器,這個直徑1米的著陸器重約230千克,配置了質譜儀和拉曼光譜儀來測定表面化學性質,隨著歐羅巴快船一起前往木衛二,然后以類似毅力號繩吊方式降落于歐羅巴表面的裂隙附近,使用搭載的電池在地面運行約10天左右。

但這個地面著陸器搭載于主探測器上風險依然很大,因此歐羅巴快船探測器被設計用來只繞行木衛二的任務,其方式是主要環繞木星,但設計其軌道讓其多次經過木衛二,以便在多個視角對木衛二展開觀測,并繪制詳細地圖,為以后的木衛二著陸器做好準備。

飛躍期間的軌道設計經過歐羅巴附近的軌跡

歐羅巴快船將于2024年10月發射,將于2030年4月抵達木星,看這個到達時間就可以了解到這是一次低成本的發射,會使用火星和地球的引力彈弓飛向木星,其優點是發射的火箭可以使用最少的燃料,而問題則是這條軌道時間實在太久。

1977年9月5日發射的旅行者一號,其飛掠木星的時間是1979年3月5日,只用了兩年不到的時間,而在47后的2024年發射木星探測器,居然要6年才能到達,這實在是有些無語,當年設計歐羅巴快船的那些科學家,就算從實習生開始,看到抵達歐羅巴都已經將近40歲了。

不過做了總比不做要好,我們期待歐羅巴抵達木衛二的那天,更希望能解決歐羅巴魚之謎!


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