那里,有生命吗?
2020-09-25 16:00

那里,有生命吗?

本文来自微信公众号:原理(ID:principia1687),作者:不二北斗,题图来自:视觉中国


地球上存在生命或许是宇宙中最神奇、最不可思议的奇迹之一了。这颗星球的生物圈包含了维持地球生命所需的所有已知成分,比如液态水,以及一系列构成了生物分子的重要元素。


当科学家在探索地球以外的星球是否有可能存在生命时,他们会借助一些生物标记气体来检查这种可能性,比如有些气体成分需要通过生命过程来维持,刚刚在金星云层中发现的磷化氢就是一个很好的例子。


虽然科学家早已将对外星生命的搜寻范围扩大到了系外行星之上,但这一发现再次点燃了我们对于这个最为熟悉的恒星系统的好奇心。我们的太阳系不仅有8颗行星和5颗矮行星,还有超过200多颗卫星和近百万颗小行星,那么在如此众多的选项中,是否也有其他地方有着孕育生命的可能呢?




火星是目前唯一一颗我们有能力探测过去的生命迹象的行星,它的表面有大量被水雕刻而成的特征,极地的冰帽会随着季节的变化而热胀冷缩。极地冰盖是由冻结的水和二氧化碳结合而成的。虽然火星的表面非常寒冷,使得水无法以液态的形式存在,但科学家在火星的南极冰盖下发现了地下湖泊。


除此之外,科学家还在火星的大气中还发现了甲烷。甲烷的含量随着季节变化,甚至在一天之中都会随时间变化。虽然火星上甲烷的实际来源尚不清楚,但这却是个引人瞩目的发现,因为这种气体可以由生物过程产生。


尽管如此,我们离断言火星上存在生命还非常遥远,它的大气太过于稀薄且干燥,几乎完全由二氧化碳构成,无法抵御紫外线,从而对生命构成威胁。虽然对于许多物种来,火星说仍然是一个严酷的世界,但这颗红色星球可能是太阳系中除地球之外最适合居住的行星。




1610年,伽利略发现了木星的4颗卫星:木卫一Io,河神的女儿;木卫二Europa,腓尼基的公主;木卫三Ganymede,特洛伊的王子;木卫四Callisto是水仙女,月神的随从。木卫二是其中较小的那颗,略小于地球的月亮。


有研究认为,木卫二是一个地质活跃的星球,就和地球一样。木星和其他伽利略卫星的引力场会对木卫二造成挤压和拉伸,这种潮汐力会加热其岩石的、金属的内部,使其部分熔融。


木卫二的表面是一大片水冰。科学家认为,在冰封的表面下有一层液态水,其深度可能有100多千米,是一个全球性的海洋。目前认为这片海洋存在的证据包括科学家发现有液态水喷流会从冰表面的裂缝中喷出,这可能是因地底下的洋流扭曲所致。


而冰河之下的液态水之所以能够存在,可能是由于木星所提供的强大引力,可使水在冰层表面下充分流动,阻止冻结。在这个海洋世界的底部,或许还存在热泉喷口和海底火山。在地球上,这些往往被视作为可支持丰富多样的生态系统的特征。




土卫二环绕土星运行,是土星的第六大卫星。以肉眼来看,土卫二就像是一颗明亮的白色雪球。它的北半球布满了撞击陨石坑,而南半球则有着许多“虎斑”裂缝。当科学家在其南极附近意外地发现了巨大的间歇性“喷泉”之后,他们开始第一次注意到,这颗卫星或许有生命存在。


和木卫二一样,土卫二也是一颗被冰覆盖的卫星。在数十亿年的时间里,土卫二上存在着一个温暖的冰封海洋,尽管它的引力场较弱,但仍然间歇性地将地底储有的液态水从冰壳下喷射而出,这些冰粒和水蒸气会从地表的裂缝中喷入太空。


科学家不仅在这颗卫星上探测到了水,还探测到一系列有机分子,而且至关重要的是,只有当地下海洋水与岩石海底在温度至少在90˚C以上的情况下发生物理接触时,才会出现微小的岩石硅酸盐颗粒。这表明,海底存在能为生命提供所需的化学物质和局部能源的海洋热液。水和有机分子流的存在,使得土星的这颗冰冷的卫星成为寻找潜在外星生命的热门星球。


像木卫二和土卫二等这样的世界被认为是太阳系内地球外最有可能孕育生命的地方。在这些卫星的内部也可能有大量的水存在。其中一个例子是土卫六,在其上面充满了碳氢化合物(构筑生命的基本元素),该卫星在其表面之下可能存在着一片液态海洋。




土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系中唯一有大气的卫星。它的大气有着由复杂的有机分子构成的厚厚的橙色雾霾,以及被甲烷替代了水的天气系统。在这颗充满了碳氢化合物的星球上,有季节性地降雨和干旱时期,其表面之下还可能存在着一片液态海洋。


科学家已经在土卫六上探测到了由液态甲烷和乙烷组成的河流和湖泊,并发现那里还可能存在着冰火山,这种火山喷发出的是液态水,而不是熔岩。这表明土卫六与木卫二和土卫二一样,都在地表之下储有液态水。


土卫六的大气主要由氮组成,这是一种重要的化学元素,可用于构建所有已知生命形式的蛋白质。丰富的化学物质引起了科学家的遐想,他们猜测那里是否可能存在完全有别于陆地生物的化学成分的生命形式,比如甲烷形式的生物体存在。


又或者说,既然在土卫六上的甲烷取代了水的角色,那么是否也有可能存在基于氮的生命?甲烷和氨都是完全不同于水的化合物,它们呈液态的温度也远低于水,如果生物体由它们组成,那它们的形态肯定和地球生物大大不同。




在2020年9月14日,太阳系的一颗行星吸引了众多天文学家的注意,那就是金星。在太阳系中,金星是离太阳第二近的行星,也是地球在太阳系中最近的行星邻居。


它略小于地球,其内部与地球非常相似。金星的表面具有陨石坑、火山、山脉和巨大的熔岩平原,这些特征都被厚厚的云层覆盖。金星的大气层又厚又热,它的大气主要由二氧化碳构成,厚厚的硫酸云覆盖了整颗星球,几乎没有已知的生命可以在这样的环境下存活下来。


这一切都是源自于科学家在金星的大气层中发现了一种有毒气体,这种气体就是磷化氢(PH₃)。通常它只能自然地由有机生命产生,很难在如金星这样的岩石行星上产生。这样的发现让科学家非常欣喜,因为它意味着,在这颗我们的邻居行星上,有可能存在着某种生命。


因此,这一发现也让金星加入了火星、土卫二和木卫二的行列,成为太阳系中可能曾存在过生命、甚至可能至今仍然存在生命的星球。


目前,多数对于外星生命的搜寻通常都侧重于在发现存在于天体表面和大气中的水和其他生物标记分子。就在几天前,一篇刊登在《天体物理学杂志通讯》的新研究发现,在地表上没有发现水的踪迹并不能排除在星球的其他地方存在生命的可能性,比如他们通过分析火星的地下区域的厚度,认为地表之下的温暖区域或许可以让液态水中存在生命的化学成分。


研究的作者介绍说,这样的结果预示着在其他星球上可能存在生命的区域应该比传统认为的要大得多,未来,或许我们会在一个岩石星球的地下找到生命的迹象。


参考来源:

https://theconversation.com/the-four-most-promising-worlds-for-alien-life-in-the-solar-system-146358

https://phys.org/news/2020-09-infrared-eyes-enceladus-hints-fresh.html

https://theconversation.com/the-detection-of-phosphine-in-venus-clouds-is-a-big-deal-heres-how-we-can-find-out-if-its-a-sign-of-life-146185

https://phys.org/news/2020-09-life-venus-experts.html

https://solarsystem.nasa.gov/planets/venus/overview/

https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/overview/#10_things_to_know_about_titan

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abb608


本文来自微信公众号:原理(ID:principia1687),作者:不二北斗

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