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太陽系外側的土衛二等冰質衛星是否可能擁有微生物或其他外星生命形式？

NASA 航天器卡西尼號（Cassini）收集的數據發現了一些有趣的新現象，暗示了這種可能性。

土衛二是一顆小型衛星，其冰層下面含有由液態水組成的海洋。卡西尼號發現，該衛星噴出的氣體羽流中含有氫氣。科學家由此做了許多推斷，他們認為，土衛二上存在與地球海洋底部高溫裂隙處類似的水熱化學反應。

至少在地球上，深海熱泉里生活著許多微生物。因此，被 NASA 稱為“海洋世界”的那些遠離地球的冰質衛星上可能存在生命。

一排排羽流從土衛二表面的冰縫中升起。圖片版權：NASA/JPL-Caltech，通過 Space Science Institute

NASA 行星科學主任詹姆斯·L·格林（James L. Green）表示：“這將是測試我們的理論、查看那里是否存在生命的一個好機會。”

這是卡西尼號的最新發現。這艘航天器已經對土星及其衛星和土星環進行了 13 年的探索，目前只剩下了幾個月的工作時間。4 月 22 日，卡西尼號將前往土星和土星環之間的軌道。它將在那里環繞土星運行 22 圈，并在 9 月結束任務，墜入土星的大氣層。

根據周四發表在《科學》期刊上的一篇論文，卡西尼號的發現還顯示，土衛二羽流中測量到的二氧化碳、氫氣和甲烷的含量處于不平衡狀態，這為生物提供了維持生命所需要的能量來源。

這篇論文的首席作者、圣安東尼奧市西南研究院空間科學與工程部門項目主任小 J·亨特·韋特（J. Hunter Waite Jr.）表示：“這意味著那里有可能存在支持微生物系統的化合物。”

在周四發表于《天體物理雜志通訊》的另一篇獨立論文中，另一個研究團隊利用哈勃空間望遠鏡再次發現了從木衛二表面升起的類似羽流。木衛二是木星的大型衛星之一，其冰層下面也擁有一片海洋。

卡西尼號之前曾發現土星最大的衛星土衛六上存在甲烷海。由于這一發現，一些科學家提出了向土衛六派遣飛船的建議。

土衛二的體積很小，直徑只有 498 公里，因此它在地質學上缺乏吸引力；科學家很早就認為它的內部可能是結凍的固體。不過在 11 年前，卡西尼號發現了從土衛二南極地區升起的羽流，這是該航空器做出的最為重大、最令人吃驚的發現之一。

土星的潮汐力對土衛二的拉伸和擠壓似乎產生了足以使冰融化的熱量。根據卡西尼號的其他發現，科學家認為，土衛二不是僅僅在南極附近擁有可以生成羽流的水池，這顆衛星的冰層下面是一片遍布整個星球的海洋。

2015 年 10 月，卡西尼號下降到了距離土衛二表面不到 48 公里的地方，并用一件儀器對霧狀羽流中的顆粒進行了收集和確認。這些顆粒主要由水分子組成，但韋特博士及其同事還發現了氫氣分子，其體積占比高達 1.4%。

NASA 的演示說明了研究土衛二南極羽流的科學家為何認為這顆衛星上的水可能與巖石中的礦物質發生相互作用。這種水熱化學反應與地球海洋底部高溫裂隙處的水熱化學反應類似。地球上的深海熱泉里生活著許多微生物。圖片版權：NASA

氫元素是宇宙中最常見的元素。不過人們認為，在土衛二這么小的衛星上應該不會探測到任何氫氣，因為土衛二的引力太弱，無法將氫氣長時間維持在衛星表面。

西南研究院地球化學家克里斯托夫·R·格萊因（Christopher R. Glein）是上述《科學》論文的另一位作者，他表示：“發現氫氣本身就很讓人吃驚。”

在考慮了可能持續產生氫氣的各種方式以后，科學家認為，水熱反應是生成大量氫氣最合理的解釋。每個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成。科學家報告說，根據地球物理模型，當溫度很高的水流過巖石時，巖石中的礦物質會捕獲氧原子并釋放氫氣。

土衛二上似乎擁有足以支持微生物的能量。“這是我們第一次有能力計算外星海洋的卡路里值，”格萊因博士說。在被問及這個卡路里值是多少時，格萊因博士表示，土衛二上可用的能量相當于每小時 300 個披薩餅的熱量。

加州山景城 NASA 艾姆斯研究中心的行星科學家克里斯托夫·P·麥凱（Christopher P. McKay）沒有參與此項研究，他表示：“對于土衛二的宜居性來說，這是一個很好的結果。”

麥凱博士說，這種氫氣含量遠遠超出了微生物的需求。

不過，氫氣的存在并不能證明土衛二存在生命。它可能暗示了相反的結果。

在地球上，深海熱泉里產生的氫氣很快就會被微生物吸收。不過，土衛二的海洋卻能釋放大量氫氣并使其抵達太空。這可能意味著這顆小型衛星上沒有可以利用氫氣的生命。例如，在一場部門會議上，NASA 太空生物計劃領導人瑪麗·A·佛伊泰克（Mary A. Voytek）表示：“如果你擁有這樣一堆比薩餅，它們轉眼就會消失。”

或者，生命可能存在，但是受到了其他因素的限制。“如果那里存在生物，那么它們算不上很活躍，”佛伊泰克說。

在未來的很長一段時間里，科學家將無法獲得更多數據。

卡西尼號將不會繼續圍繞土衛二進行近距離飛行。這艘航空器的燃料已經不多了，它的任務將在 9 月結束。在最后幾個月，卡西尼號將轉到另一個軌道上，以便探測土星的內部性質，并對土星環的內部進行近距離觀測。

NASA 目前沒有重返土星或土衛二的計劃。不過，該機構目前正在為一項價格高達 8.50 億美元的任務征集建議。NASA 已經透露了一些感興趣的領域，其中之一就是探索土衛二和土衛六。

土衛二的發現也有助于木衛二探測器（Europa Clipper）的設計。該探測器將在 2020 年代發射，以便對木衛二進行研究，這也是 NASA 的下一項重大行星任務。

在《天體物理雜志通訊》的最新論文中，由巴爾的摩市空間望遠鏡科學研究院威廉·B·斯帕克斯（William B. Spark）領導的一群研究人員介紹了哈勃空間望遠鏡 2016 年的一次觀測。此次觀測發現，木衛二表面似乎升起了水蒸氣羽流。兩年前，這些研究人員曾在木衛二的同一位置發現類似的羽流。

此外，NASA 的伽利略號航天器曾在 1990 年代發現木衛二的這個位置異常溫暖。如果這里發現深海熱泉，科學家將不會感到吃驚。“不管在哪里，地球物理學原理都是相似的，”佛伊泰克博士說。

翻譯 熊貓譯社 劉清山

題圖來自 Wikipedia

? 2017 THE NEW YORK TIMES