土衛二地下海洋可供微生物存活

NASA又發布「重大新聞」！（是啊，他們的新聞有不重大的嗎？）當然啦，我們都知道不可能是外星人，否則宣布這條消息的人一定是——自認為代表全人類的美國總統。那麼究竟是什麼呢？

北京時間2017年4月14日凌晨，美國航天局召開新聞發布會，宣布在「地外水世界」又有了新發現！歸納起來主要是兩樣東西「氫氣」和「能量」。卡西尼號任務科學家宣布，他們在土衛二「恩克拉多斯」上發現了大量氫氣，表示在土衛二內部有著支持生命的必不可少的化學能。

卡西尼號拍攝的土衛二（來源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute）

我們目前知道的生命所需要的三種必不可少的要素——水、（新陳代謝所需的）能量、關鍵化學元素（主要是碳、氫、氧、氮、硫、磷）。雖然土衛二距離地球十分遙遠，是個小小冰冷的世界，然而，這些要素卻幾乎都存在。

水、能量、關鍵化學元素被認為是生命存在的三要素，在此基礎上，只要有足夠的時間生命就能得以演化。（來源：NASATV新聞發布會截屏）

土衛二半徑約252千米，只有月球的1/7，距離土星大氣頂端約18萬公里。2005年卡西尼號探測器發現了土衛二南極附近有多達101處間歇泉，噴射高度通常至少有30米，每天向空中噴射6噸水汽！（當然噴出後立刻就結冰了）經測定，土衛二平均密度約1.6克/立方厘米，科學家測定其地表以下30-40公里深處存在著一個平均深度約10公里的全球性液態海洋。土衛二與土衛四的軌道形成了2:1共振，即土衛二每完成兩次公轉，土衛四剛好完成一次公轉。這種軌道共振讓土衛二橢圓軌道的偏心率達到0.0047，並形成了「潮汐加熱」效應，從而為其地質活動提供了額外的熱源，使得這個遠離太陽的冰雪世界卻擁有一個規模可觀的地下海洋。

土衛六全球性海洋示意圖（厚度未按比例）（來源：NASA/JPL-Caltech/騰訊太空）

2015年10月28日，卡西尼探測器最後一次近距離飛越土衛二，這次真的很近，區區49千米，簡直就是「觸手可及」了。這次大膽的軌道設計使卡西尼號有了近距離觀察這股清流的絕佳機會，卡西尼號對冰噴泉進行了採樣。科學家們發現在這羽狀噴泉中含有98%是水，約1%是氫氣，剩下的是二氧化碳、甲烷、氨等其他分子混合物。進行分析的儀器是搭載在卡西尼號上的離子和中性質譜儀（INMS），本身是為了探測太陽系最大衛星之一的土衛六「泰坦」大氣成分的。所以，很遺憾，卡西尼號不具備探測地外生命的功能，從它身上無法得到我們最迫切想知道的答案。

發布會現場演示卡西尼號如何飛越土衛二南極附近冰噴泉上空（來源：NASATV新聞發布會截屏）

研究人員認為，不要小看氫氣的比重不高，但是卻超出了正常水平，這說明土衛二內部有著某種機制可以源源不斷產生氫氣——這是重點。2015年3月曾經有論文認為土衛二海洋底部熱水與岩石存相互作用，這次新發現支持了這一論斷，科學家認為正是這種相互作用產生了氫氣。如果土衛二海洋中存在微生物，那麼它們可以利用氫氣和溶解在水中的二氧化碳來獲得能量，從而產生甲烷，這種化學反應就是「甲烷生成過程」（methanogenesis）。要知道，甲烷是地球生命起源的關鍵，被稱為生命的根基。我們應該在很多紀錄片中見過地球海底有著熱泉，許多微生物就在泉口邊攝取礦物質補充能量，而一些小蝦米小魚相對大型的動物就以這些微生物為食，從而開始了生命演化的進程。

土衛二南極地區冰噴泉模型示意圖（來源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute）

地球海底熱泉口生機勃勃（來源：NASATV新聞發布會截屏）

這次一併發布的另一則相關消息來自哈勃望遠鏡的新發現，研究人員在木衛二「歐羅巴」上又發現了水柱，而且是多次噴發。並且，他們對照了過去伽利略號探測器的觀測數據，發現水柱的位置存在溫度異常偏高的現象。於是，他們猜測或許這是又一個溫泉，木衛二地表以下也有著活躍的地質活動（木衛二的地下海洋也早已基本確定）。NASA有個新的探測任務「歐羅巴快艇」（Europa Clipper）號就將專門沖著這個「重點考察對象」而去，預計在2020年-2030年期間發射。

「哈勃」太空望遠鏡拍攝的木衛二間歇泉位置（左）和「伽利略」號探測器檢測到的溫度異常（右）相吻合，紅色表示溫度高。（來源：NASA/ESA/STScI/USGS）

「歐羅巴快艇」號概念圖（來源：NASA/JPL-Caltech）

這個發現雖然不是外星人，甚至離「外星生命存在的證據」也很遙遠，但我們在土衛二上依稀看到了地球早期生命形成環境，這無疑是非常鼓舞人心的。考慮到從地質年代來講，土衛二仍然相當年輕，屬於它的故事可能才剛剛開始……

卡西尼號探測器拍攝到的土衛二間歇泉，現在總共觀測到土衛二上有101處間歇泉。（來源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute）

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