巨行星衛(wèi)星的生命信息探尋

歐陽自遠++王琴

在浩瀚的宇宙中，我們只知道地球有生命繁衍，地球生物物種的進化出現(xiàn)了具有高等智慧的人類，構(gòu)建了高度文明的社會。尋找地外生命是人類開展深空科學(xué)探測的出發(fā)點之一。地外生命探尋將極大豐富對生命的基本認(rèn)識，也將對地球生命的起源和太陽系早期演化等重大科學(xué)問題提供新的科學(xué)論據(jù)。

地外生命探尋

火星是地外生命探尋的首選目標(biāo)，自1960年以來，人類通過近50次火星探測，表明當(dāng)今的火星沒有生命活動的跡象。中國學(xué)者通過對提森特（Tissint）火星隕石的研究和美國好奇號火星車對火星樣品的探測確證，火星曾經(jīng)存在過生命。當(dāng)今地外生命探尋的關(guān)注目標(biāo)轉(zhuǎn)移到太陽系巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的衛(wèi)星，特別是木星和土星的天然衛(wèi)星木衛(wèi)二和土衛(wèi)六。

?木星最大的四顆衛(wèi)星（由左至右分布為木衛(wèi)四、木衛(wèi)三、木衛(wèi)一和木衛(wèi)二）

木星是迄今為止太陽系中具有最多衛(wèi)星的行星，已發(fā)現(xiàn)66顆天然衛(wèi)星，儼然是一個小型的太陽系，因此常被稱為木星系統(tǒng)。1610年，伽利略最早用望遠鏡發(fā)現(xiàn)木星最亮的四顆衛(wèi)星，被后人稱為伽利略衛(wèi)星。

木衛(wèi)二

木衛(wèi)二（又名Europa，歐羅巴），它是太陽系中最有可能存在生命活動的天體。木衛(wèi)二距離木星67萬km，直徑3138km。木衛(wèi)二是一個典型的冰態(tài)行星，具有一個鐵-鎳的核、硅酸鹽質(zhì)的幔和冰質(zhì)的殼。

木衛(wèi)二赤道地區(qū)表面溫度平均為-163℃，兩極更低，只有-223℃，所以表面的水是永久凍結(jié)的。木衛(wèi)二表面覆蓋一層8～16km厚的冰層，冰層下為海洋，海水深50～80km。光亮的冰面廣泛分布褐色網(wǎng)狀裂縫，這些網(wǎng)狀裂縫可能是受到木星潮汐力的作用使冰殼破裂、漂移所產(chǎn)生的。網(wǎng)狀裂縫被殼底海洋的沉積物如各種鹽類和有機物所充填并溢出冰面。

?木衛(wèi)二冰殼表面復(fù)雜的褐色網(wǎng)狀裂縫

伽利略號探測器上的磁強計揭示木衛(wèi)二表層下存在高電導(dǎo)率物質(zhì)層，推斷冰層下海洋的鹽度與地球海水接近。木星的伽利略衛(wèi)星都出現(xiàn)了強烈的火山活動，木衛(wèi)二表面的冰層上也發(fā)現(xiàn)有火山噴發(fā)的特征。木衛(wèi)二洋底發(fā)現(xiàn)有火山活動，為海水提供熱能，隨著海水深度的增加，溫度也逐漸增高。

木衛(wèi)二不斷遭受到小行星與彗星的撞擊，小行星與彗星攜帶有多種非生物成因的氨基酸、烷烴和醣類等化合物，它們?yōu)槟拘l(wèi)二生命的起源提供了外源的種子。太陽系空間的高能量粒子、宇宙射線等太空輻射與木衛(wèi)二表面冰層發(fā)生相互作用，引發(fā)活躍的輻射分解過程，也可能為木衛(wèi)二生命提供能量和有機物。

總之，木衛(wèi)二冰層下的海洋中具有豐富的液態(tài)水、有機物和熱能，提供了木衛(wèi)二海洋深部有可能孕育生命的環(huán)境。有科學(xué)家計算，在木衛(wèi)二冰殼下的海洋中含有足夠的氧氣，可維持30億千克的微生命存在。

中國的深空探測預(yù)計在2020～2030年期間開展木星系統(tǒng)—木衛(wèi)二生命信息探測。

?木衛(wèi)二表面冰殼裂縫中噴出的水柱（藝術(shù)繪畫）

土衛(wèi)六

美國航空航天局于1997年10月發(fā)射卡西尼號探測器，2004年7月與土星相遇，2004年末，卡西尼號將“惠更斯” 探測器投射到土衛(wèi)六（又名Titan，泰坦）表面，探測土衛(wèi)六表面是否存在生命活動的信息。

土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，直徑5150km，僅小于木衛(wèi)三，是太陽系第二大衛(wèi)星。土衛(wèi)六是太陽系唯一具有濃密大氣層的衛(wèi)星，達到1.5個大氣壓。土衛(wèi)六的大氣主要由82%～99%的氮、1%～6%的甲烷和其他極微量的氣體組成。

土衛(wèi)六大氣層內(nèi)存在非?；钴S的、復(fù)雜的有機化學(xué)過程，這些特征與40億年前的地球相近。土衛(wèi)六具有地球類似活躍的水循環(huán)，循環(huán)主體是甲烷。土衛(wèi)六表面的河流、湖泊和海洋的主要液態(tài)成分是甲烷、乙烷和其他烴類混合物，冰殼深處則是水和氨組成的地下海洋。這與地球早期的古海洋相似，具有生命繁衍的必要條件。土衛(wèi)六將會是未來地外生命探測的重要目標(biāo)天體。

土衛(wèi)六的“似干酪根”

經(jīng)計算，土衛(wèi)六表面液態(tài)甲烷和乙烷的儲量相當(dāng)于16萬億～160萬億噸碳， 為地球上已知石油和天然氣儲量的數(shù)十倍;土衛(wèi)六表面的“似干酪根”的儲量高達160萬億～640萬億噸，為地球上已知煤儲量的數(shù)百倍。