土星的幾大衛星存在生命的可能性極高

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• 作者：Dave Brody
• 編譯：致知-ZILLIOR.com

在土星的三顆衛星冰冷外殼下，液態海洋可以滿足「已知生命構成」需要的條件。小而明亮的白色衛星土衛二（Enceladus）和土衛四（Dione），以及巨大的、橙色的、被霧層籠罩著的土衛六泰坦（Titan），每一個都可能有這樣的地下海洋。但是，他們不同的特徵和海洋結構，都代表著一種不同的生命進化方式。

2008年3月24日，土衛六從土星的後面出現，左下角明亮的星體則是土衛三。| NASA/JPL/Space Science Institute

卡西尼·惠更斯號探測器，這個NASA、歐洲航天局和義大利航天局的合作項目，讓我們得以深入了解土星的衛星們。當該探測器於1997年發射時，當時只知道有18顆衛星環繞土星運行，還有13顆衛星被懷疑存在。但現在確認的土星衛星數量達到了53個，另有9個被標記為「有條件的（conditional）」。卡西尼號的數據還揭示了7個完全不為人知的衛星，這些衛星在地球上是根本無法觀測到的。

土星複雜的衛星系統形成了一個同樣複雜的引力共振機制，它們擾亂彼此的軌道，不斷地刻飾著土星環。這顆巨大的行星引力讓它的一些衛星變得溫暖，使他們表面下生命形成變的有可能。

最初的跡象顯示來自1981年美國宇航局的旅行者2號宇宙飛船的飛行任務。當時科學家發現土衛二的表面之下，可能會有一些奇妙的事情。土衛二的表面異常明亮，異常平滑，火山口相對較少。這顆314英里寬(505公里)的衛星被證明是太陽系中最白的天體。

自2004年進入軌道以來，卡西尼號飛船一直在研究土星和它的衛星。這張攝於2008年10月5日的照片，是卡西尼號飛越土衛二時拍攝的。| NASA/JPL/Space Science Institute

2005年，卡西尼號對土衛二的磁力測量引起了研究人員的驚訝：土衛二的磁場特徵看起來更像一顆彗星，而不是一顆典型的球形衛星。在土衛二的南極附近，磁場線似乎彎曲了。在太空的黑色背景下，卡西尼的攝像機捕捉到了來自兩極地區的水。

卡西尼號的幾次飛越證實，該地區的溫度比其它區域表面溫度高180華氏度(100攝氏度)。熱源與四種著名的「虎紋」特徵一致。這是由冰殼裂縫造成——在冰殼中，間歇泉以800英里/小時(約1300公里/小時)的時速向太空噴射液態水。

這張由卡西尼號拍攝的照片顯示，在土衛二南極地區表面有四個裂縫。從左到右分別被命名為亞歷山大，開羅，巴格達和大馬士革。| NASA/JPL-Caltech/SSI

在土衛二活躍的南極區域，長達95英里(150公里)長的裂縫中輻射出的熱量被觀測到。這些數據是在2008年3月12日收集的。| NASA/JPL/GSFC/SwRI/SSI

2008年3月12日，卡西尼號在土衛二南極31英里(50公里)處航行。在那次飛行中，探測器對羽狀物進行取樣，發現它們是由含有氨、甲烷和二氧化碳的水組成的。隨後進行了更多次飛越，2014年4月，更明顯地探測到一些間歇泉的顆粒是鹹的，有鉀和鈉的味道，非常類似於地球上的海水噴霧。科學家們說，探測器發現了氫氣，就像硅酸鹽晶體一樣，它們只能在沸水中形成。

這些證據綜合在一起，表明在土衛二冰層下面有一個鹹水海洋存在，並且熾熱的海底岩石導致充滿礦物質的熱水流動。那裡的熱液噴口，很容易讓人想到我們地球海洋底部發現的「黑煙」和「白煙」，在那裡也存在著大量生命群落。

土衛二似乎在懇求我們用能夠檢測氨基酸、脂肪酸和長鏈碳分子的儀器進一步探測它，甚至用成像設備來拍攝它上面任何可能的微生物。

土衛六泰坦的直徑是土衛二的10倍，它也是一個充滿液體的世界。但是在泰坦表面流動的是碳氫化合物，而不是水。在泰坦表面的溫度下，水是固態堅硬的。但甲烷、乙烷和丙烷卻可以以固體、液體和氣體三種形態存在在這裡。我們幾乎不可能從視覺上看到泰坦的表面——濃重的橙色煙霧籠罩著它，這種朦朧的大氣層中含有豐富的有機化合物。

2008年3月14日，在厚厚的大氣層中，寒冷的泰坦接近土星的光輝。| NASA/JPL/Space Science Institute

幸運的是，卡西尼可以用它的紅外線和雷達波段看到。2005年1月，「卡西尼號」探測器攜帶的「惠更斯號」著陸器登陸泰坦表面。「惠更斯號」帶著攝像機穿過泰坦的大氣層，在一個碳氫湖岸邊著陸，它拍到了鵝卵石的特寫，這些鵝卵石可能是由水構成的。泰坦上的地形對我們來說是出奇地熟悉，它們看起來就像地球上的海岸線，還有陸地河流。

泰坦也是溫暖的。這顆衛星每16天環繞土星一次，潮汐引力讓它不斷改變形狀。卡西尼號測量了泰坦的潮汐膨脹，發現它的地表在30英尺(9米)的高度上不斷上升和下降。科學家們說，如果泰坦是完全固態的，那麼潮汐膨脹幅度至少比測知的數據小10倍。

但科學家們說，泰坦地下海洋的底部可能會被壓縮和凍結。這不利於液態水交換到生命產生所必需的礦物質。因此，泰坦上富含有機物的表面能否與地下海洋「交流」，這是問題的關鍵所在。

關於泰坦的一個巨大謎團是，它表面為何有這麼多的甲烷。甲烷是一種會很快分解的物質，所以一定要補充它。泰坦上有很深的裂縫，或者是冰凍的火山噴口，地下海洋的氨氣沿裂縫或噴口上升，太陽光會分解氨氣分子，從而釋放出大量的甲烷。同樣的路徑可以讓表層物質和大氣中的有機物質滲入到下面的水中。在這種情況下，泰坦內部的海洋就有可能存在生命，即使它的海底被凍住了。

土衛四在土星的前面。卡西尼的廣角相機通過藍色、綠色和紅外濾鏡拍攝了這張照片。| NASA/JPL-Caltech/SSI

就像土衛二和土衛六一樣，土衛四（Dione）和土衛三（Tethys）也受到了土星的潮汐引力扭曲影響。這兩個星球都呈現出明亮的、相對光滑的圓形表面。在那裡，液態水的池塘表面似乎已經凍結了，很適合做漂亮的溜冰場。

土衛四與土衛二相似，但它的直徑為700英里(1100公里)，大約是土衛二的兩倍。土衛四的冰層比土衛二要厚得多，有60英里(100公里)厚。根據卡西尼的重力測量，並進一步研究表明，在這個厚厚的冰層外殼下也有大量的液態水。

卡西尼號的觀測結果表明，土星的三顆衛星在它們的冰殼下面都有液態的海洋。| NASA/JPL-Caltech

根據這項研究，土衛四地下海洋洋底可能就是其本身的岩石核心。未來的潛艇探測器可能會發現許多維持生命的熱量和礦物質營養來源。生命或許從那裡開始，或在某處播種。研究人員說，土衛四的水可能在其大部分歷史中都是液態的，這就增加了生命得以誕生和進化的關鍵時機。（致知網編譯http://-ZILLIOR.com）

原文參見：卡西尼號揭示 土星的衛星們存在生命的可能性極高 - 致知網