土卫六,挖掘土卫六上的生命线索

文章作者:外星探索网 | 2015-04-22
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地球上的生命起源于海洋。美国康奈尔大学的科学家最新研究认为,土卫六上的生命形式同样能够存在于海洋。不同于地球的海洋,土卫六的海洋由液体甲烷和乙烷组成;不同于地球的生命形式,土卫六的生命形式可能是一种无氧的有机氮化合物,科学家暂将其称为“含氮体”。美国宇航局则公布了一个用于探测土卫六液态甲烷和乙烷海洋中是否存在生命迹象的潜水机器人设计方案,非常新颖且富有创造性。

土卫六

土卫六的海洋

土卫六
土卫六上的甲烷湖

在已知的土星卫星中,土卫六是体积最大的,又被称为“泰坦”星。迄今有4个航天器先后探测过土星,它们是先驱者11号、旅行者1号和2号以及卡西尼号,其中卡西尼号目前还在工作。它们都向地球发回大量数据资料,大大丰富了人类对土星和土卫六等卫星的认识。

卡西尼号于2004年7月1日进入环绕土星的轨道,它释放的惠更斯号子探测器于2005年1月14日着陆于土卫六表面,进行了1.5个小时的探测工作。从惠更斯号在距离土卫六表面16千米处拍摄的照片上能够清楚地看到一些深色线条,这可能是液体流动形成的河床。它们流入一片深色区域,该处或许是液态甲烷和乙烷的海洋,其中的浅色斑块可能是岛屿。

土卫六构造

2008年12月,卡西尼号对土卫六的探测也表明,在其冰冻的表面上,拥有液态甲烷和乙烷形成的海洋,类似于生命进化前的环境。2009年2月,科学家发现土卫六狂降甲烷雨,并在其南极形成了一个面积为3.4万平方米的新的液体甲烷湖泊。这首次证明,土卫六可能也像地球一样存在着活跃的“水文循环”,只不过其循环主角是碳氢化合物甲烷。同年11月,研究人员发现,土卫六北极的液体甲烷及乙烷湖泊所覆盖的面积比南极多出20倍。由于北半球光照变强,2013年7月10日,卡西尼号发现了土卫六北半球的新秘密,例如被研究人员称为“魔幻岛”的神秘明亮物体。这个亮点位于土卫六的第二大海丽姬亚海。2014年8月21日,卡西尼号飞越土卫六时捕捉到的景观表明,其北极海洋反射太阳光,反射点发生在土卫六上最大海洋克拉肯-马雷的南部。这些亮点是土卫六上的甲烷和乙烷可能因夏季温暖而活跃起来的迹象之一,这与地球上的湖泊应对季节变换的方式相似。

土卫六的生命线索

以前的观测就发现,距离土星122万千米的土卫六具有明显的大气。其大气层厚度达2700千米,气压竟是地球的1.5倍。科学家们认为,它既有大气就可能有生命。尤为突出的是,在太阳系各大行星及其卫星中,唯有地球和土卫六大气中富含氮,显得特别宝贵。它富含氮气的大气层既然含有甲烷云和一种可以孕育生命的氩氰酸有机分子,就有可能依旧保存着早期地球大气层演化的线索。

土卫六表面湖泊的主要成分是液体甲烷,其次是乙烷,在湖下冰壳深处则是由水和氨组成的海洋。生命存活的必要条件之一是有液体提供养分和帮助完成新陈代谢,由此推测土卫六具有孕育生命的环境。

2009年8月,巴西坎皮纳斯国家光学同步实验室的科学家获得一项重要发现,他们在土卫六环境仿真模拟条件下获得腺嘌呤分子,而腺嘌呤是组成DNA的4种碱基之一,是构成生命的重要基础。这一发现显示,土卫六上具有存在生命的可能性。

用潜艇去探测土卫六

潜艇探测土卫六

用无人潜艇深入土卫六甲烷和乙烷的海洋进行考察,乃是科学家设想的一个最新方案,虽然这个方案尚处于设计阶段。

这个潜艇看起来像是一个早期的潜艇,实际却是高科技的体现,因为它必须要在非常遥远的极为寒冷恶劣的环境中开展各种探测工作。最有可能投放该潜艇的地点是极地海洋克拉肯-马雷,探测数据发现这片海洋面积大约39.88万平方千米,深大约160米。这片海不是静止不动的,也有海流和潮汐。

美国宇航局希望该潜艇能够在2040年飞往土卫六,届时此举将成为首开先河的深空探测方式。为了到达那里,科学家设想了让航天器先飞抵环绕土卫六运行的轨道,然后降低高度并抛掉保护罩,释放出一种带翼飞船在大气层中飞行,先抵达土卫六预定表面,然后下潜到极地海洋,释放出潜艇。

与潜艇的通信也是一个问题,研究人员设想了一个专用系统,能够让潜艇每隔16个小时上浮一次,使上部露出海面,然后再将无线电波信号传回地球,通常从信号发出到地球接收要花费1.5小时。由此可知,地面发出遥控指令的时间也应与其露面时机相适应。作为一个海底探测器,它不能使用太阳能电池,所以研制团队设想用热辐射发动机作为推进器,还要开发一个特殊的活塞驱动型系统来防止镇流器结冻。潜艇要用所携带的科学仪器在海洋中进行多种多样的探测工作,从而获得比较丰富的数据资料,能在海水中寻找表明生命曾经存在的化合物乃至原始生命。

种种迹象表明,土卫六的地表情况和大气构成类似于地球40亿年前的状态,这对研究地球大气层的形成和演化以及生命的起源具有重大意义。进一步的多种方式的航天探测,必将深化人类对相关问题的认识,尤其会帮助科学家们考察土卫六是否适合人类移民。相比于火星,首先,土卫六上有厚厚的大气层,这是抵御宇宙射线侵害的最有力的屏障;其次,土卫六远离太阳,即使是几十亿年后太阳膨胀,也产生不了多大影响。同时,原本寒冷的土卫六将被膨胀的太阳的高温加热到人类可以接受的地步,再加上那时候土卫六上的大气也将稀释,其压力已基本上适合类地生命存活,这里将变成人类的又一个新的生活家园。以上这些,在火星上是很难办到的,因为火星大气过于稀薄,更重要的是,那时作为地球近邻的火星也将会被膨胀的太阳所吞没。由此可见,发展航天技术进一步探测土卫六的意义重大。

土卫六上的外星人有臭味

贝恩博士正致力于研究构成外星人生命的极端化学物质。土卫六上的生命是贝恩博士研究对象中一个非常奇异的代表。虽然从卡西尼号飞船发送回来的土星图像看上去和地球相似,甚至比地球更有魅力,但是土星有厚厚的冰冻大气层、橙色的烟雾。它离太阳很远,其距离是我们与太阳间距离的十倍,而且土星是一个非常寒冷的地方,其表面温度达到零下180摄氏度。在那里水永久性地结成了冰,液体甲烷和乙烷是土星上唯一可得到的液体。所以土星上的生命与以水为生的人类相反,他们很可能是依靠甲烷为生的。

贝恩博士说,“生命需要液体,甚至地球上最干燥的植物都需要水来进行新陈代谢。这样来看,如果土卫六上有外星人存在,那么他们的血液中一定含有液体甲烷,而不含水。这就意味着外星人整个身体的化学性质完全不同于人类,其化学分子一定是由更多种元素构成,其元素种类多于我们人类所使用的,但是外星人体内的化学分子更加密集,同时化学反应也更强烈。”贝恩博士还指出,在液体甲烷中进行新陈代谢,其分子构造要比陆地生物小一些。众所周知,甲烷有臭鸡蛋的味道,所以说土卫六上的外星人有臭味。

土卫六上的外星人“易爆”

贝恩博士说,“陆地生命大概有700种分子,但是找出这700种分子需要你有能力制造1千万种分子,问题不是你是否能制造出这么多的分子,而是你能否把它们聚合在一起来实现新陈代谢。”贝恩博士说,聚合就像在一个木材厂中寻找合适的木板做桌子一样。他说,“理论上你只需要5块木板,但是木材厂到处都是木料,还没有找到组合成桌子的5块木板。所以你要有超乎寻常的能力,能够制造出更多的分子。因而土卫六上含有6原子的化合物会包括形形色色的化合键类型以及多种不同的元素,其中包括硫和磷,这对我们来说都是一些不稳定的结构,包括象硅一类的其他元素。”大家都知道,含有硫磺的物品易燃易爆,土卫六上的外星人身上含有硫等多种元素,所以这些外星人“易爆”。

能量是影响土卫六上生命类型的另外一个因素。太阳照耀在土卫六表面的强度只是地球表面日光强度的10%,土卫六上的能量很可能供应不足。

贝恩博士说,“快速运动或成长需要大量能量,从理论上来说,土卫六上可能存在着苔藓一样的生物体,但排除了猛禽生存的可能性。”无论土卫六上出现何种生命形式,但至少我们知道不会存在一个侏罗纪公园。

英国剑桥大学和美国麻省理工学院正在协助贝恩博士进行研究,贝恩博士将在苏格兰格拉斯哥召开的英国皇家天文学会上介绍他的研究成果。

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