深度超過10萬米,進入木衛二地下冰洋,會發現什麼神奇物種?

你是否想過,在距離地球6億公里的地方,存在著一個繁茂的生命世界?

1610年1月8日,伽利略使用自己製作的20倍折射天文望遠鏡,第一次發現了木星的衛星,而這其中​就包括今天的主角——木衛二歐羅巴。

有趣的是,由于伽利略當時使用的望遠鏡倍數較小,解析度很低,木衛一和木衛二最開始被記錄成了一個單一的光點,這個錯誤直到第二天才被更正。

由于觀測技術的限制,在此之後的三百多年中,直徑只有三千多公里,表面積跟非洲差不多大的歐羅巴,並沒有引起科學家們的重視。

在20世紀60年代進行的觀測活動中,科學家們給歐羅巴下了定義——一個被堅冰包裹的「死星」。

理由是,歐羅巴赤道位置的平均溫度為零下163℃,而兩極的平均溫度,更是達到了驚人的零下223℃。

就人類目前已知情況來看,沒有任何一種生物能夠在這種極寒的環境下長時間生存,所以說它是一顆「死星」,似乎非常貼切。

但事情卻在1979年發生了轉變。

1979年7月9日上午08點左右,旅行者二號飛掠木星,人類第一次對包括歐羅巴在內的四顆伽利略衛星進行了精確成像。

雖然距離很遠,解析度也非常低,但仍然揭開了歐羅巴的神秘面紗。

當第一批照片穿越6億公里的距離到達地球時,科學家們被眼前看到的景象,驚呆了。

歐羅巴光滑明亮的表面,佈滿了深褐色的紋理,就像一個被線繩胡亂纏繞的剝了皮的雞蛋。

這些紋理是冰殼上的裂紋。

而這些裂紋也讓科學家們心中產生了一個大膽的推測,具體是什麼,我們後面再說。

進一步觀察科學家們發現,很多裂紋有著輪廓邊緣彼此吻合的兩個對立面,就好像它們被撕裂分開之後,下麵湧出的深色物質又將裂縫填滿了一樣。

這個發現讓科學家們感到費解,因為在通常情況下,只有地質活躍的天體表面,才有可能會出現這樣的現象。

難道歐羅巴的地質很活躍?

似乎是為了印證科學家們的猜想,在後面的研究中,歐羅巴展現了自己極為獨特的一面——光滑。

它的表面非常光滑,很少有超過幾百米的起伏,大的隕石撞擊坑幾乎沒有。

這種情況對于一個存在時間超過數十億年、並且有固態地殼的天體來說,是非常不可思議的。

除非在相對較近的時間內,有地質活動抹平了這些撞擊痕跡。這也就暗示了,它的表面其實是相當「年輕」和「活躍」的。

而天體活躍的地質活動,需要龐大的能量作為支撐,因此,這就出現了一個新的問題——支撐歐羅巴地質活動的能量,究竟是哪來的。

要知道,歐羅巴的體積很小,跟月球差不多,而月球內部剩下的能量,早已經無法支撐它活躍的地質活動。

所以,歐羅巴其實也應該和月球差不多,成為一顆「死寂」的天體才對。

但顯然,現實和預想出現了巨大的矛盾,這究竟是怎麼回事?很快,旅行者2號的另一個重大發現,讓科學家們找到了答案。

很早之前,科學界認為,太陽系只有地球擁有活動的火山,但旅行者2號飛掠木星時,卻在木衛一上看到了九組火山噴發的景象,這個發現顛覆了以往認知。

在後續的研究觀察中,科學家們一共在木衛一上發現了400多座活躍的火山,而它也因此一躍成為「太陽系中地質活動最活躍的天體」。

就像前面說的,天體活躍的地質活動,需要龐大的能量支撐,而像木衛一這樣地質活動極度活躍的天體,它內部蘊含的能量則更加驚人。

這些能量是哪來的?

最初,科學家們懷疑是木衛一內部放射性元素衰變產生的能量,或者形成之初積攢的內能。

但經過計算,木衛一的體積實在太小了,內部放射性元素衰變產生的能量,根本不足以支撐它這麼劇烈的地質活動,而它積攢的原始內能,也早應該消耗殆盡了。

既然不是木衛一自身的原因,那會不會跟它所處的環境有關呢?

事實上,在旅行者2號發現木衛一有火山活動之前的幾個月,包括天體物理學家斯坦頓·傑羅德·皮爾(Stanton Jerrold Peale)在內的三位科學家,就已經發表過一篇論文。

他們在文中指出,木衛一、木衛二和木衛三這3顆衛星處于罕見的共振狀態。

它們之間的引力相互拉扯,將公轉軌道變成了拉長的橢圓形,有較大的偏心率,在每一次繞行木星的過程中,先是距離母星越來越近,然後又越來越遠。

這樣的結果就是,每顆衛星都被來回撕扯擠壓,就像一個被不斷揉搓的麵團。

由于木衛一距離木星最近,公轉時間最短,受到的影響也最大,以至于地面落差甚至都達到了100多米。

在這個過程中,岩石之間的來回摩擦產生了巨大的熱量,正是這些熱量支撐著木衛一活躍的地質活動。

這種因潮汐力影響,而產生熱量的過程,被科學家稱為——「潮汐加熱」。

由于潮汐加熱效應會隨著與母星距離的增加而顯著下降,所以歐羅巴得到的熱量並沒有木衛一那麼誇張,但這些地熱足以讓靠近岩石層的堅冰融化,保持液態狀態。

因此,科學家們懷疑歐羅巴的冰殼下面,擁有一個全球性的海洋。

這種猜測不僅僅因為「潮汐加熱效應」的存在,歐羅巴表面那些被木星強大潮汐力壓出的裂紋,也是一個強力證據。

由于歐羅巴已經被木星潮汐鎖定,所以它總是保持一個方向對著木星。

而固定的壓力模式應該會形成特定的、可預測的破裂痕跡。但是,歐羅巴表面只有新近出現的裂痕才符合預測的樣子,那些古老的裂紋則並沒有什麼規律。

這種情況合理的解釋只有一個,那就是歐羅巴表層的自轉速度要比內部快一些,冰面下的海洋將外殼與更下層的地幔分隔開,冰殼在木星的重力牽扯下被撕裂。

另外,1995年12月7日接近木星的「伽利略號探測器」在木星和歐羅巴之間探測到了感應磁場。對此最簡單​的​解釋就是,歐羅巴擁有一個靠近表面的全域導電層。

後面的測量分析結果表明,這個導電層位于冰殼下約30公里的位置。

至此,歐羅巴擁有一個全球性地下海洋,已經是個不爭的事實。

根據表面幾個隕石撞擊坑,科學家們推算出冰殼的厚度大約在10 ~30公里,與地球地殼的厚度差不多,而海洋的深度超過了100公里。

讓人驚訝的是,結合歐羅巴的體積,科學家們還估算出它液態水的含量是竟然是地球的兩倍以上。

知道了歐羅巴上有海洋,同時也知道了海洋的規模,此時讓科學家們感到好奇的,還有一個的問題——海洋成分。

最開始,根據伽利略號探測器的資料,人們推測海洋成分主要是硫酸鎂鹽。

但2019年6月,加州理工大學的研究團隊,通過研究解析度更高的光譜資料,證明歐羅巴上的鹽不是硫酸鎂鹽,更有可能是氯化鈉,也就是我們平時吃的食鹽。並且哈勃望遠鏡的觀察資料也支援這一發現。

由此推測,歐羅巴上的海洋是鹹的,而且跟地球上的海水應該沒有什麼區別。

此外,由于木衛二表面有厚厚的冰層,在各種宇宙輻射的影響下,水分子會被分解氫元素和氧元素,然後進入冰層下的海洋中。

因此,美國亞利桑那大學科學家理查·格林柏格(Richard Greenberg)曾在2009年估計,木衛二海洋中的氧氣含量,足以支撐一個繁茂的生命世界。

海洋、氧氣、地熱,將這三個關鍵字聯繫到一起,你會想到什麼呢?沒錯,就是生命。

就像伍茲霍爾海洋研究所的深海生物學家蒂莫西·M·尚克 (Timothy M. Shank)說的那樣,木衛二的海底環境與地球海洋底部的「熱液出口」具有極大的相似性,而地球海底熱液出口處存在著許多生命形態,所以,如果歐羅巴上沒有生命,那才是一件奇怪的事情。

那麼,如果歐羅巴龐大的海洋中真的存在生命,並且還是相對高級的生命,它們會長什麼樣呢?

電影《歐羅巴報告》中出現的,類似章魚的生物,很可能就是最終的答案。

這可不是編劇隨便拍腦袋想出來的,因為如果要在地球上找出一種最像外星生物的生物,那章魚絕對毫無懸念地排在首位,它們實在太特別了。

當然,這裡說得「特別」可不僅僅是特別好吃,而是它們從基因、行動方式以及組織構成,都和其他地球生物有非常大的差別。

先來看看它們的外表。章魚有八個腕足,在長時間的演化過程中,這些腕足其實已經可以被稱為「手臂」。它們圍繞嘴巴,並通過網狀結構在底部附近相互連接。

根據序列位置,章魚的手臂可以分為四對,其中最後面那一對,通常用于海底行走,其餘的則用于覓食。

每個腕足的內壁上,都覆蓋著圓形的粘性吸盤,這些吸盤能夠讓章魚完成很多看起來很不可思議的動作,比如擰瓶蓋。

除了外觀,獨特的神經系統也是章魚成為「異類」的關鍵。

比如章魚有9個大腦,也就是一個主腦和八個在腕足上的副腦,由于腕足上佈滿了神經元,這些神經元能夠忽略大腦的指令,自己進行獨立運作。

再比如章魚有兩套記憶系統,一套是大腦本身的記憶系統,而另一套則直接和吸盤相連接。

這就使得章魚的每一根腕足,似乎都有自己的意識,當中樞大腦下達一個指令之後,八條腕足能夠自己「思考」,然後選擇最優解。

等于章魚已經將怎樣操控身體這個思考的過程進行了「外包」,分給了各個觸手,然後觸手又通過密密麻麻的神經元進行局部控制,從而實現了極強的環境隨機應變能力。

除了這些,三個心臟、藍色血液,以及龐大的神經元數量,也都是章魚特殊的地方。

但它最讓人感到不可思議的,還是 藐視遺傳中心法則的RNA編輯。

簡單來說,DNA是一種基因指令藍圖,RNA則充當了翻譯的作用,説明DNA執行指令,所以按照常理,RNA應該會原封不動地執行DNA的指令,編譯出物質活動的基礎——蛋白質。

這是所有有細胞結構的生物所遵循的法則,因此也叫做「中心法則」。

但是章魚的RNA卻有些「任性」,它會不聽DNA的指令,自行編輯60%左右的遺傳資訊,從而使得生成的蛋白質不是DNA最開始想要的蛋白質。

這種特殊的機制,雖然能夠讓章魚極為快速地適應各種復雜環境,但是有得必有失,它會讓章魚的進化極為緩慢。

當然了,歐羅巴上究竟有沒有復雜生物,又或者它們是不是章魚,現在還沒人能夠確定。

不過距離知道答案那一天,應該是不遠了。因為歐航局的「木星冰月探測器」將會在今年升空,它的主要目標就是調查歐羅巴、木衛三和木衛四,評估它們支援生命存在的可能性。

不過話說回來,如果歐羅巴深海中真的有生物,並且還是擁有智慧的高等生物,那麼他們有可能跟人類一樣建立文明嗎?

我們都知道,文明的先行條件有四個,分別是能量需求、種族基數、相互溝通的能力以及自我拓展的能力,通俗解釋就是製造工具,這些復雜條件深海中能夠滿足嗎?

我們先來看能量需求和種族基數。

作為高等生物,因為需要發展和功能復雜,對能量的需求程度必然要高于一般生物。

所以,如果歐羅巴的深海中有高等生物的存在,他們一定需要一個穩定提供大量能量的環境。

對于人類來說,太陽就是我們穩定獲取能源的源頭,那麼對于歐羅巴厚厚冰蓋下的高等生物來說,他們的能量源會是什麼呢?

只有一個,就是因潮汐加熱出現的海底火山。

可相對于太陽的「陽光普照」,海底火山的作用范圍就小得多了,因此一些依靠火山能量的生存的生物註定無法離它太遠,這就極大限制了生物的數量。

基數小,誕生文明的可能也就縮小了。

接著是相互交流的能力。

由于沒有陽光,深海生物們也就沒法利用太陽能,這就導致了一個現象——深海生物大都會發光,至少在地球上是這樣。

然而,即便是自身能夠發光,但對于漆黑的深海來說,這點光基本上就可以忽略不計了,兩個生物可能相距十幾米都不一定能夠看到對方,因此深海中視覺交流能力局限性很大。

既然無法通過視覺,那麼聽覺或嗅覺怎麼樣呢?由于氣味在空氣中和水中的傳遞都是沒有規律的,所以按照特定的排列發出氣味傳遞資訊,根本無法保證對方收到的資訊是否和原資訊一致,在這種情況下復雜交流的可能性為零。

相比于不靠譜的視覺和嗅覺,聽覺的可能性反而相對較大。但在漆黑的深海環境,發出聲音就意味著自己將陷入危險的境地,所以這種交流資訊的方式在漫長的演化過程中,應該也早已經被淘汰了。

最後是自我拓展的能力。

其實自然界中有許多生物都具有這種能力,但它們沒有建立文明的關鍵在于不會根據需求製造和使用工具。

那麼深海生物會擁有製造工具的能力嗎?恐怕這就是妄想。

想象一下,你正在製造一個非常精密的工具元件,​這時​一個人從你旁邊飛快地跑過,帶起來的風,瞬間就會將面前的零件吹得七零八落。

在深海也是同樣的情況,一個不經意的動作都可能會對周圍物體產生巨大的影響,這使得在水中製造精密工具非常困難。

所以綜合來看,深海應該不存在人類理解中的文明。

當然了,這些推論都是基于人類自身的認知范圍和思維方式的,而浩瀚的宇宙 中有太多超出人類認知的事情。

或許在某個不可能存在生命的地方,就存在著一個繁茂的生命世界,甚至是遠超人類的宇宙文明


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