如题所述
第1个回答 2022-08-07
太阳系中,除了地球之外,哪颗天体最有可能孕育生命?
你可能想到了离我们最近的月球,或者是有好几辆漫游车寻找生命踪迹的火星,或者去年一度爆出新闻说极有可能有生命存在的金星。其实,在科学家的心里,这些都不是正确的答案。他们心中最有可能存在地外生命的天体,在距离我们数亿公里远的一颗卫星上——木卫二。
木卫二是木星的四颗伽利略卫星之一,英文名叫做Europa(欧罗巴)。它是木星第四、太阳系第六大的卫星,直径有3138公里。虽然早在400多年前就被伽利略发现了,但是直到近些年来,科学家们才意识到它有多么与众不同。这颗表面斑驳、似乎不太起眼的卫星,可能是太阳系最宜居的天体之一。
在木卫二的表面,温度最高只有-163 ,最低甚至不足-200 ,冰冷的环境不允许任何生命存在。然而,在它的表面之下,却极有可能隐藏着巨大的液态海洋。科学家推测,这个海洋的深度可达100公里,是地球最深的马里亚纳海沟的10倍,其水资源储量也远远超过了地球。
水是生命出现的基础,尤其是液态水,为生命化学提供了反应环境。地球最早的生命就是在海洋中形成的,我们有理由思考木卫二的地下海洋里是否有生命存在。那么,木卫二表面如此寒冷,为何能在地下拥有这样一个巨大的液态海洋呢?
原来,木卫二的公转模式非常特殊,这是它拥有液态海洋的重要原因。在四颗伽利略卫星中,木卫一,木卫二和木卫三这三颗卫星形成了轨道共振,三者的公转周期达到了1:2:4的比例。在其他几颗卫星公转的过程中,它们以及木星的相对位置不断发生变化,引力的波动导致木卫二地下的水也反复运动,这种动能转化为热能,就让水一直保持液态了。
有了液态水,就有了生命形成的基础,让科学家们对木卫二上能否孕育生命的话题起了好奇心。虽说这里没有阳光提供能量,但科学家已经证明,生命的能量来源不一定是太阳光,也可能是海底热液以及一些化学元素。也就是说,木卫二是完全具备孕育生命的基础的。
除了海洋之外,还有一个因素对于生命来说非常重要,那就是大气层。大气层可以提供呼吸的气体,也可以抵御一些宇宙射线,保证生命的安全。所以,在发现了木卫二地下海洋的同时,科学家们也在寻找着木卫二的大气层。
对于这个问题,科学家们一直比较乐观。2013年的时候,科学家们发现了木卫二表面高达100公里的巨大“间歇泉”,地下的液态水冲破地表喷发出来,溅在了卫星的表面,凝结成了寒冰。这形成了木卫二地下海洋存在的证据的同时,也给了科学家一个猜想:有一部分水分子或许有希望以水蒸气的形式残留在木卫二上空,形成一个稀薄的大气层。
虽然态度比较乐观,但观测结果却令人遗憾。在接下来的17次观测中,科学家们仅仅有1次真的观测到了水蒸气。这个结果告诉我们:木卫二的大气层只是偶尔在极短暂的时间内存在,然后就会消失。
难道木卫二就真的没有长期存在的大气层吗?
最近的一项研究告诉我们:情况并非如此,木卫二的大气层始终存在,但却过于特殊,以至于我们一直没有发现!
瑞典皇家理工学院的Lorenz Roth博士最近在《地球物理研究快报》上发表了自己的最新研究成果,利用哈勃太空望远镜的观测结果,他发现了诡异的木卫二大气层。说它诡异,是因为这个大气层并不是全球性的,而是只存在于木卫二的一个半球,或者说只有一侧的大气层足以被哈勃望远镜观测到。
这是怎么回事呢?
原来,由于距离木星比较近,木卫二已经在木星强大的引力下被潮汐锁定,这和月球只有一面朝向地球是一样的原理。也就是说,木卫二永远都只有一面能够朝向木星。这意味着,以木卫二的前进方向来判断,它有一个“前面”和一个“后面”。
而这个由水蒸气形成的大气层,始终存在于木卫二的“后面”。
从1999年到2015年期间,哈勃望远镜曾经多次观测木卫二。有了这几次观测数据,Roth博士通过远紫外观测和光谱数据的结合,发现了这个尾随着木卫二的大气层。另外,通过木卫二上发生日食时的观测,也证明了这一点。
不仅如此,利用相同的方法,他还发现了木星的另一颗卫星——木卫三也具有类似的大气层。而且,木卫三也有一个地下的液态海洋,水资源储量同样非常大。
相比之下,木卫二上的大气层存在更令人感到意外,因为它的表面温度要比木卫三更低。为什么呢?因为木卫三表面颜色更深一些,所以虽然和太阳的距离几乎相同,但木卫三能够吸收更多的热量,于是表面温度也就比木卫二高了差不多35 ,更容易存在水蒸气。
这次发现也证实了此前的一项研究,有科学家曾经发现木卫二大气中分子氧比原子氧多了30-50倍。不过,木卫二的这个大气层极其稀薄,因为这整个半球的水蒸气总量,也只有地球大气层中水蒸气的1/10亿左右。
至于为什么木卫二的大气层只存在于它的“前面”,Roth还没有确定。或许是因为它的“后面”比“前面”颜色深,温度高一点。但他本人对这个猜测也有比较大的质疑,他认为这种差别不足以解释大气层只存在于一个半球的现象。
这个问题,或许在几年后能够得到解答。2024年,美国将会发射欧罗巴快船号探测器,专门去研究木卫二,这也可以看出来木卫二在科学家心中的地位。看起来,这颗卫星真的非常有希望孕育生命,至于它能否担当得起科学家的那份信任,就要看未来的探测结果了。
你可能想到了离我们最近的月球,或者是有好几辆漫游车寻找生命踪迹的火星,或者去年一度爆出新闻说极有可能有生命存在的金星。其实,在科学家的心里,这些都不是正确的答案。他们心中最有可能存在地外生命的天体,在距离我们数亿公里远的一颗卫星上——木卫二。
木卫二是木星的四颗伽利略卫星之一,英文名叫做Europa(欧罗巴)。它是木星第四、太阳系第六大的卫星,直径有3138公里。虽然早在400多年前就被伽利略发现了,但是直到近些年来,科学家们才意识到它有多么与众不同。这颗表面斑驳、似乎不太起眼的卫星,可能是太阳系最宜居的天体之一。
在木卫二的表面,温度最高只有-163 ,最低甚至不足-200 ,冰冷的环境不允许任何生命存在。然而,在它的表面之下,却极有可能隐藏着巨大的液态海洋。科学家推测,这个海洋的深度可达100公里,是地球最深的马里亚纳海沟的10倍,其水资源储量也远远超过了地球。
水是生命出现的基础,尤其是液态水,为生命化学提供了反应环境。地球最早的生命就是在海洋中形成的,我们有理由思考木卫二的地下海洋里是否有生命存在。那么,木卫二表面如此寒冷,为何能在地下拥有这样一个巨大的液态海洋呢?
原来,木卫二的公转模式非常特殊,这是它拥有液态海洋的重要原因。在四颗伽利略卫星中,木卫一,木卫二和木卫三这三颗卫星形成了轨道共振,三者的公转周期达到了1:2:4的比例。在其他几颗卫星公转的过程中,它们以及木星的相对位置不断发生变化,引力的波动导致木卫二地下的水也反复运动,这种动能转化为热能,就让水一直保持液态了。
有了液态水,就有了生命形成的基础,让科学家们对木卫二上能否孕育生命的话题起了好奇心。虽说这里没有阳光提供能量,但科学家已经证明,生命的能量来源不一定是太阳光,也可能是海底热液以及一些化学元素。也就是说,木卫二是完全具备孕育生命的基础的。
除了海洋之外,还有一个因素对于生命来说非常重要,那就是大气层。大气层可以提供呼吸的气体,也可以抵御一些宇宙射线,保证生命的安全。所以,在发现了木卫二地下海洋的同时,科学家们也在寻找着木卫二的大气层。
对于这个问题,科学家们一直比较乐观。2013年的时候,科学家们发现了木卫二表面高达100公里的巨大“间歇泉”,地下的液态水冲破地表喷发出来,溅在了卫星的表面,凝结成了寒冰。这形成了木卫二地下海洋存在的证据的同时,也给了科学家一个猜想:有一部分水分子或许有希望以水蒸气的形式残留在木卫二上空,形成一个稀薄的大气层。
虽然态度比较乐观,但观测结果却令人遗憾。在接下来的17次观测中,科学家们仅仅有1次真的观测到了水蒸气。这个结果告诉我们:木卫二的大气层只是偶尔在极短暂的时间内存在,然后就会消失。
难道木卫二就真的没有长期存在的大气层吗?
最近的一项研究告诉我们:情况并非如此,木卫二的大气层始终存在,但却过于特殊,以至于我们一直没有发现!
瑞典皇家理工学院的Lorenz Roth博士最近在《地球物理研究快报》上发表了自己的最新研究成果,利用哈勃太空望远镜的观测结果,他发现了诡异的木卫二大气层。说它诡异,是因为这个大气层并不是全球性的,而是只存在于木卫二的一个半球,或者说只有一侧的大气层足以被哈勃望远镜观测到。
这是怎么回事呢?
原来,由于距离木星比较近,木卫二已经在木星强大的引力下被潮汐锁定,这和月球只有一面朝向地球是一样的原理。也就是说,木卫二永远都只有一面能够朝向木星。这意味着,以木卫二的前进方向来判断,它有一个“前面”和一个“后面”。
而这个由水蒸气形成的大气层,始终存在于木卫二的“后面”。
从1999年到2015年期间,哈勃望远镜曾经多次观测木卫二。有了这几次观测数据,Roth博士通过远紫外观测和光谱数据的结合,发现了这个尾随着木卫二的大气层。另外,通过木卫二上发生日食时的观测,也证明了这一点。
不仅如此,利用相同的方法,他还发现了木星的另一颗卫星——木卫三也具有类似的大气层。而且,木卫三也有一个地下的液态海洋,水资源储量同样非常大。
相比之下,木卫二上的大气层存在更令人感到意外,因为它的表面温度要比木卫三更低。为什么呢?因为木卫三表面颜色更深一些,所以虽然和太阳的距离几乎相同,但木卫三能够吸收更多的热量,于是表面温度也就比木卫二高了差不多35 ,更容易存在水蒸气。
这次发现也证实了此前的一项研究,有科学家曾经发现木卫二大气中分子氧比原子氧多了30-50倍。不过,木卫二的这个大气层极其稀薄,因为这整个半球的水蒸气总量,也只有地球大气层中水蒸气的1/10亿左右。
至于为什么木卫二的大气层只存在于它的“前面”,Roth还没有确定。或许是因为它的“后面”比“前面”颜色深,温度高一点。但他本人对这个猜测也有比较大的质疑,他认为这种差别不足以解释大气层只存在于一个半球的现象。
这个问题,或许在几年后能够得到解答。2024年,美国将会发射欧罗巴快船号探测器,专门去研究木卫二,这也可以看出来木卫二在科学家心中的地位。看起来,这颗卫星真的非常有希望孕育生命,至于它能否担当得起科学家的那份信任,就要看未来的探测结果了。