爱读书 探索 太阳系第四大卫星,木卫一,有生命的痕迹吗?

太阳系第四大卫星,木卫一,有生命的痕迹吗?

我们的太阳系的一大未知数是:它是否承载了除地球生命外的其他生命,尤其是微生物。我之所以小心翼翼地说其他生命,是因为在我们的太阳系中有两种其他潜在的生命值得我们考虑。首先是独立进化的生命,它们没有受到任何来自地球的生命的影响。这将是真正的外星生命,也暗示我们,微生物在宇宙中极有可能普遍存在。另一种可能存在于太阳系中的生命是从地球运送去的。

太阳系第四大卫星,木卫一,有生命的痕迹吗?-爱读书

图解:火星侦察轨道器的高分辨率成像科学设备拍摄的高分辨率“火星人脸”影像,右下角为海盗号拍摄的影像。

根据胚种论,它们在地球外的地方沉积下来并获得立足点。我们的星球充满了微生物, 有些很可能能在严酷的太空环境中生存下来。我们人类完全有可能不是第一个从地球向其他世界殖民的生命。这让我开始研究这些可能存在于我们的太阳系的地外生命形式。有一些优先的候选者,比如火星和木卫二。但当我去探求其中的科学时,还有其他候选者让我大吃一惊。

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图源:wikipedia

这段视频是本频道探索这些地方的系列视频中的第一个。如果这个地方有生命的话,那它将是这些候选者其中之一。但是我们可能要过几个世纪才能了解它,因为要证实它上面有生命的存在是极其困难的。它是木星的卫星之一木卫一,我们之所以需要一定的时间去了解它是因为没有令人信服的理由让我们去尝试登陆这个卫星。通过远远地飞掠它的飞行器进行研究是可行的,但费用昂贵并且木卫一只是有可能有生命存在。看来木卫一在一段时间内不会是外星生物研究的优先领域。

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图解:木卫一遮挡太阳,在木星表面留下的阴影。图源:kuaibao

首先,它的表面几乎没有什么东西,基本上只是一个大部分是硫化物的大球。而着陆器很可能会融化,因为它是太阳系中火山活动最频繁的天体。这是因为它在运行轨道上受到强烈的引力作用。但是火山活动是一把双刃剑。一方面它可以轻易地杀死生命,但另一方面它也可以为生命的起源提供能量来源。事实上,一些关于地球上的生命是如何产生的模型是依赖于火山的存在建立起来的。

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图解:旅行者1号拍摄的包涵盖艾奥南极区的马赛克图

德克·舒尔茨-马库奇博士在2010年发表于《宇宙学杂志》上的一篇论文中提出了生命在木卫一上产生的一种可能的方式,下面是其中的一些描述。木卫一上是否有微生物存在的关键因素是它的历史。木卫一很古老,它大约在45亿年前形成,在当下太阳系的所有物体中是含水量最少的,但它并非一直如此。无论如何,太阳系外的物体通常都富含水或者冰,而且模型显示木卫一形成于木星系统中水冰特别丰富的区域。考虑到地热加热,至少在一段时间内其中的一些水可能是液态的,这就使生命的化学反应成为可能。这也许是在它存在的前1000万年内发生。

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图解:木卫一的表面。图源:technews

而且,随着我们对木星系统的早期状态了解得越来越多,木卫一上始终都没有生命的可能也越来越大。但是,至少现在来看它有这个机会了。现在,木卫一表面的生命是不大可能存在的,这不仅仅是因为火山活动。木星表面的辐射水平非常高,这很有可能排除了任何可能的生源说,或至少使机会很低,除非它发生得非常早。本土的生命也不可能现在再产生了。但在木卫一的表面之下,那里的条件或许正适合那些源自木卫一早期历史的微生物持续生存。

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图解:木星磁层的概要图与被艾奥影响的成分(靠近影像的中心):等离子体环(红色),中性云(黄色),通量管(绿色)和磁场线(蓝色)。

很久以前,木星的辐射使木卫一失去了它的地表水,但在地表下面可能有液态的二氧化碳和水。并且木卫一很可能有其他几种潜在的液体生命溶剂,包括硫化氢、二氧化硫,甚至硫酸。另一个需要考虑的重要因素是熔岩管。在地球上,熔岩管中栖息了很多的生物,木卫一中的情况可能也是这样。它们给生物提供针对辐射的保护、潮湿的环境和恒定温暖的温度。

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图解:熔岩管。图源:britannica

但这并不是唯一的途径。本文提出了另一种模型,即微生物可能以休眠孢子的形式在地下存在很长一段时间,只有当熔岩在地表流动并使任何地表下的潜在流体升温变成液态时,休眠孢子才会萌发。当它再次休眠之前,会有一段生命繁盛的时期。所以,虽然木卫一上有生命的概率很低,并且在太阳系中有更好的选择需要我们首先关注,但也许有一天木卫一会向我们证明它比我们想象的还要有趣。

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图解:枯草芽孢杆菌的芽孢。图源:semanticscholar

相关知识延伸阅读

木卫一也称为“艾奥”或“伊俄”,是木星的四颗伽利略卫星中最靠近木星的一颗卫星,直径为3,642公里,是太阳系第四大卫星。名字来自众神之王宙斯的恋人之一:艾奥,祂是希拉的女祭司。

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图解:伽利略号于1999年七月所拍摄到木卫一的真实色彩影像,可见表面满布活跃的火山。

艾奥有400座的活火山,是太阳系中地质活动最活跃的天体。极端的地质活动是因为艾奥内部受到木星的牵引,造成潮汐摩擦产生的潮汐热化所导致的结果。有些火山造成的硫磺和二氧化硫可以攀升到500公里的高度。

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图解:艾奥内部构造可能的模型,内侧是一个铁或硫化铁的核心(灰色),外面是硅酸盐的外壳(褐色)和部分熔解的硅酸盐地幔(橘色)夹杂在其间

艾奥表面也有超过100座的山峰,是在硅酸盐的地基上广泛的压缩和抬升,产生许多斑点,其中有些山峰比地球上的珠穆朗玛峰还要高。不同于大多数外太阳系的卫星(它们都有厚实的冰层包覆着),艾奥有着铁或硫化铁的熔融核心和以硅酸盐为主的岩石层。艾奥表面大部分的平原都被硫磺和二氧化硫的霜覆盖着。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. Tumb

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