在太阳系中,除了地球,哪个星球最有希望孕育生命?
你可能认为是月球,或者火星,被认为是地球人的下一个殖民地,也可能看了相关新闻后认为是金星。
一切都是错的。在太阳系中,最有希望的实际上是两颗卫星,即木卫二和土卫二。这两颗卫星距离我们数亿甚至数十亿公里,它们比地球小得多,表面也冷得多,但它们有巨大的地下液体海洋。在这样的海洋中,生命可能会诞生。特别是直径只有500公里的土卫二,原本是一颗不起眼的卫星。但是最近的一项研究告诉我们,生命可能真的诞生在这里。
在2008-2010年期间,著名的卡西尼探测器在环绕土星运行时用空探测到了这颗卫星。结果非常令人惊讶:在分析了卡西尼号返回的数据后,科学家发现这颗表面完全被冰覆盖的卫星实际上隐藏着一个巨大的地下液体海洋。
在这颗卫星的表面,我们可以看到偶尔会有地下物质喷出并降落在表面。通过观测数据,科学家们发现它喷出的羽流中含有许多类似于地球海底热液的物质,尤其是大量的甲烷,引起了科学家们的注意。
我们知道,甲烷是最简单的有机物,有机物是生命的基础。此外,地球海底的热液孕育了许多独特的生物。由于土卫二既有地下海洋,又有热液物质,因此具备孕育类似生命的基本条件。
即便如此,科学家们仍然谨慎或严谨。考虑到许多自然化学反应可以在类似的条件下产生甲烷,科学家们还没有完全将其与生命联系起来。
然而,最近的一项研究给了我们一个乐观的猜测。来自巴黎师范学院的Antonin Affholder和他的同事们已经表明,已知的自然化学反应过程不可能使土卫二表面喷出如此多的甲烷。所以,一定有一些我们还不知道的反应过程,比如生命中的生化反应。
亚利桑那大学的生物学家里吉斯·费里埃是这项实验的参与者之一。他说:“我们非常好奇:地球上‘吃’氢并产生甲烷的现象能解释卡西尼号的观测吗?这么多甲烷?”
不幸的是,尽管有这个猜想,我们不太可能真正探索土卫二的底部。至少几十年内,我们的实力可能不允许这样的太空任务。
然而,这并不意味着我们没有办法进行研究。既然不能实地考察,科学家们就要选择模拟来分析。
土卫二之所以能有地下液态海洋,在于土星提供的潮汐力使其内部物质不断翻滚,从而产生热量,融化水。这种热量不仅提供了液态水的基础,甚至可能在地下海洋底部产生火山热液。在地球上,这种热液中含有的化学物质为那里的生物提供营养。生物吸收这些物质后,发生化学反应,获得能量,类似于我们吃东西或植物的光合作用。
除了这些生物,以它们为食的捕食者可能会进化形成生物网络。总之,这样一个生物网的能量来源并不依赖于太阳,并且已经发现了一些观测证据,表明在土卫二的地下海洋中可能存在这样的生命。
在地球上,我们看到了喜氢的产甲烷菌,它们可以通过吸收氢气进行化学反应生成甲烷,并在这个过程中获得能量。如果土卫二的地下海洋中有生命,它可能是这种形式。
为了验证这种可能性,研究小组模拟并分析了卡西尼探测到的甲烷、氢气和二氧化碳。
首先,他们分析了土卫二的氢丰度,看看它是否可以由海底热液的活动产生,以及产生的数量是否足以让嗜氢产甲烷菌可能存在。同时,他们还分析了土卫二的甲烷含量,以确定甲烷是否只能通过自然活动产生。
这个过程说起来容易,其实很复杂。研究人员需要考虑土卫二海底的温度和热液,推测微生物种群对环境可能产生的影响。但经过计算,研究人员认为土卫二的甲烷含量仍然比较高,超出了已知地球化学过程所能达到的极限。
那么,这是否意味着在土卫二底部有真正的生物在制造甲烷呢?
真的有可能。然而,研究人员也指出,我们不能盲目相信这种猜测。比如太阳系形成初期,可能有一些甲烷分散在Tai 空中,与其他物质一起形成了土卫二,但最近才释放出来。或者当时进入土卫二的是相对复杂的有机物,现在分解成甲烷。
费里埃指出:“显然,我们并没有得出在土卫二的海洋中发现生命的结论。事实上,我们只是想知道土卫二的热液喷口孕育类似地球上生命形式的可能性有多大。只是说在卡西尼号的数据和我们的模型下,确实是很有可能的。”
他还说:“而且,生物的甲烷产生过程似乎与这个数据非常一致。换句话说,我们不能完全将“生命理论”视为不可能。即使你想否认这样的假设,你也需要更多的任务来提供数据。”
目前,科学家们已经计划探测以木卫二为代表的木星卫星,但没有探测土卫二的特殊任务。不过,也有人提出过这个想法,但似乎还没有类似的方案。
研究人员在论文中还指出,甲烷的来源需要大量的观测数据,这取决于未来探测器对土卫二的近距离观测。然而,考虑到这项任务的难度和重要性,目前世界各国不太可能将其作为首要任务。
木卫二和土卫二都可能隐藏生命,但我们将在很长一段时间内无法验证。想起来了,真的有点闹心。