木衛二生命假說

□ 尹懷勤

“伽利略”號探測器拍攝的木衛二

2009年11月，美國亞利桑那大學科學家理查德·格林伯格研究發現，目前木衛二的海洋中至少應該存活300萬噸似魚復雜生物。這將13年前美國科學家們提出的木衛二生命假說又向前推進了一步。這一研究成果已被美國《國家地理》雜志評為2009年度十大太空發現之一。木衛二是1610年被伽利略用望遠鏡發現的木星最大的四顆衛星之一，距離木星67萬千米，直徑2920千米。木星最大的四顆衛星分別稱為木衛一、木衛二、木衛三和木衛四，通統稱為伽利略衛星。迄今雖然已知木星擁有63顆衛星，但按個兒大小來說，木衛二仍然處于第四位。其與木星的距離僅次于木衛一的42萬千米。航天器對木衛二的探測表明，它的外殼冰層下可能有海洋，海洋中可能有生命，科學家們正在設法揭開其生命之謎。

冰層下可能有海洋

航天器對個兒小于月球的木衛二的探測表明，其上可能有海洋。正因如此，在對木星衛星的探測中，科學家們最重視的是木衛二。

早在1979年“旅行者”1號和2號探測木星時就發現，木衛二像個冰與奶油巧克力混合的大球體，表面上分布著彎曲條紋。科學家們分析研究木衛二的照片和探測資料后提出，該衛星表面覆蓋著五千米厚的冰層，冰層下面可能有一個深達50千米的海洋。

木星的大紅斑和伽利略衛星

從1996年“伽利略”號在距離木衛二16萬千米處拍攝的照片上看，這顆星球呈現出冰殼狀，表面裂縫交錯，像地球兩極的浮冰，說明冰層曾受到巨力的作用。科學家們研究后認為，這種力是由木衛二和木星及其他三顆伽利略衛星之間的引力形成的潮汐力，其作用不僅形成木衛二的表面特征，還使其內部的水以液態存在。1996年末“伽利略”號從距離木衛二688千米處擦過時拍攝的照片顯示，木衛二表面有水流存在。科學家們說，這種現象表明木衛二內核很熱，大量熱能從火山口或熱泉眼噴發出來，導致表面部分冰層融化。1997年1月，“伽利略”號用磁強計對木衛二的磁場進行的探測顯示，木衛二只能有一個內磁場才能解釋獲得的結果。這個內在導電層的導電率必須和含鹽海水一樣強。由此科學家們再次得出木衛二上可能有海洋的推論。同時，發回的新照片表明，木衛二表面裂縫位置發生了變化，說明很可能是表層下的海洋流動造成的。1997年2月，“伽利略”號從距離木衛二586千米處飛過時拍攝的照片顯示，木衛二表面最大的冰山寬達13千米，高為100～200米。美國科學家史蒂文等人認為，由于木星對木衛二內核的引力作用，使其冰幔下面的水保持液體狀態，成為深達幾千米的海洋。1998年12月“伽利略”號拍攝的照片顯示，木衛二南部有一條長達800米的裂縫。2000年1月，“伽利略”號從距離木衛二351千米處掠過時發現，木衛二地磁北極點位置頻繁移動。科學家們認為，這是木衛二含鹽海洋在冰層下流動形成電磁場引發的結果。

“旅行者”2號探測器

在研究了木衛二表面裂縫照片之后，2002年9月亞利桑那大學格林伯格教授領導的研究小組宣稱，木衛二冰層較薄，觀測到的表層裂縫可使氣體、熱量和有機物質接觸到表層下面可能存在的水。這種情況顯示，木衛二可能存在的海洋同地球上的北冰洋相似。既然北冰洋能通過冰層的裂縫接觸空氣和熱量，那么木衛二上的海洋也能通過冰層裂縫與外界接觸。

科學家們依據“旅行者”2號和“伽利略”號獲取的資料，于2007年繪制出的首張木衛二全球地質構造圖揭示，其表面地質構造比較年輕且富于變化。2008年，科學家們發現，木衛二極地旋轉軸偏移了80多度。這樣的極端變化表明木衛二表面冰殼厚度不一致，在其下面有廣闊的海洋。科學家們還用多種航天器獲得的照片，繪制了木衛二表面直徑達500千米以上的大型弧狀盆地圖像。經綜合分析研究，科學家們認為，木衛二內部有一個金屬核，核外是石質的殼，殼外是液態水海洋，海洋表面是冰層。

“旅行者”2號探測器拍攝的木衛二，圖片顯示木衛二有著光滑的表面，只有三個隕石坑的直徑超過5千米

海洋中可能存活著生命

由于水是孕育生命的重要條件，故而科學家們在發現木衛二上可能有海洋之后，就推斷其海洋中可能有生命。

1979年“旅行者”號發現木衛二表面廣泛分布著彎曲的褐色條紋之后，有的科學家就認為，這意味著該星球上存在著有機分子，因為多種有機聚合物是帶有褐色的。同時對可能存在的海洋來說，其環境可以維持有機體的生存，因而估計木衛二上可能存活細菌一類的低級生物。

1996年8月，美國科學家們根據“伽利略”號提供的資料推測木衛二上可能存在海洋以后提出，它的海底也可能存在火山，其噴發提供的熱量足以使某些不需要陽光和空氣的微生物生存下去，這一論點被稱為木衛二生命假說。1997年初，科學家們根據1996年末“伽利略”號提供的照片發現木衛二上有水流以后認為，木衛二冰層下面有水、充足的熱量和有機化合物這三個生命存在的基本要素，其環境很有可能符合宇宙生物學的標準。地球海洋深處一些火山的周圍，沒有陽光和氧氣的極端惡劣的自然環境中都有原始微生物繁衍生息，就是因為這些地方都具備上述三個條件。提出和贊同木衛二生命假說的科學家們認為，從環境條件推斷，其生命形態只能是低級的海洋生物。

“伽利略”號探測器

“伽利略”號探測器拍攝的木衛二的表面局部圖，圖中顯示了表層開裂的跡象，這說明在表層下存在著液體。圖中的藍色可能是冰

這些科學家認為，地球生命源于海洋里的火山噴射口，此一原理也適用于木衛二。他們猜測，受木星引力影響，木衛二內部亦有火山活動。當木衛二從木星一側飛向另一側時，木星會擠壓木衛二，導致后者的核心處于熔融狀態，從而引起火山活動。火山雖未噴發出表面，但卻加熱了冰層下面的水，使其呈液體狀態，形成海洋。木衛一由于距離木星更近，受到的擠壓更大，故而火山噴出表面，并留下硫磺和其他化學物質。地球海底熱液噴口處也有很多同類化合物，且與地球早期生命有關。由此科學家們推斷，木衛二海底火山活動也會噴發類似化合物，并造成溫暖的環境，從而孕育并存活了生命。“伽利略”號在距木衛二上空400千米掠過時，曾收到其冰層下發出的吱吱叫聲。經科學家們分析研究，這種叫聲與地球海洋中海豚發出的聲音相似，誤差率僅為0.001%。據此科學家們推測，如果木衛二上真的有生命，他們最有可能與地球上的海豚相似。美國生物學家還打算發射下一個探測木星航天器時，讓其帶去地球海豚“談話”的錄音帶，試圖傳輸到木衛二上以探究竟。

目前科學界普遍認為，木衛二表面沒有陸地，寒冷的外殼冰層下面是一片深達160千米的汪洋大海，水量比地球擁有的水還要大得多，海洋正在吸收大量的氧氣，甚至遠比預測模型顯示的要多，海底部分區域應該與地球深海熱泉周圍環境極為相似，其構成足以支持多種生命形態存活。格林伯格對此進行深入研究后，才于2009年11月提出了當前木衛二海洋中至少應該存活300萬噸似魚復雜生物的最新結論。

揭開生命之謎的探測方案

目前人類尋找地外生命的具體目標，排在第一位的是火星，排在第二位的就是木衛二。怎樣利用航天技術揭開木衛二生命之謎呢？科學家們已提出四種可行的方案。

一是用導彈轟擊取樣。按照1996年末美國科學家們提出的這種辦法，人類將從地球向木衛二發射一艘宇宙飛船，當其飛臨木衛二近空時，適時發射一枚重9千克的導彈，猛烈轟擊目標的表面，使冰層碎塊崩向50千米以上的高空，隨即飛船穿越炸出的冰塊云團，伸出凝膠收集部分碎冰，并運回地球，供科學家們研究，以便確定有無生命信息。

推測中的木衛二的內部結構示意圖：它有一個金屬核，核外是石質的殼，殼外面是一層液態水的海洋，海洋表面是厚厚的冰殼

二是用航天器進行近空探測。美國航宇局和歐空局正在研制名為“木衛二·木星系任務”的探測器，計劃將于2020年發射升空，2026年到達探測區域，預定工作期限為三年。探測器由兩個軌道器組成。美國負責攜有相機、光譜儀和強大雷達系統的木衛二軌道器。當其進入環繞木衛二軌道開展探測工作時，雷達系統可以穿透木衛二冰層，計算出冰層厚度，其他儀器將研究海洋生物跡象。它將幫助科學家縮小可能存在生命區域的范圍，為以后的探測提供依據。歐空局負責攜有相機、光譜儀、塵埃分析器、質譜儀或者磁力計的木衛三軌道器，屆時主要是對木衛三進行探測。

三是用航天器著陸探測。俄羅斯將參與歐空局2015年至2025年的一項空間研究計劃，以便登陸研究木衛二，尋找簡單的生命形式。這一項目的航天器以法國天文學家皮埃爾·西蒙·拉普拉斯命名。俄羅斯將研制一個登陸探測器，搭載在該航天器上。屆時登陸探測器將降落在木衛二表面冰層的一個裂縫處，并熔化一些冰，開始尋找生命蹤跡，隨即將探測結果通過“拉普拉斯”航天器傳回地面。科學家估計，如果那里有海洋，生命將會出現。

“旅行者”2號探測器拍攝的木衛二，顯示其表面布滿網狀的明、暗線（明線是山脈，暗線是淺谷）

四是用機器人鉆入海洋探測。這也是美國科學家們提出的一種探測辦法。其方案是向木衛二發射兩個著陸機器人，一個能鉆穿冰層開辟一條通往海洋的孔道，一個能沿著孔道進入海洋開展探測工作。水下機器人攜帶的科學儀器能夠考察環繞并找出微生物，包括不同于地球上的生命形態。其探測結果將適時發回地球。為保證探測效果不受木衛二以外的任何因素影響，兩個高度自動化的機器人必須完全滅菌。

探測木衛二有無生命的意義在于，除弄清真相外，還可驗證或修正宇宙生物學標準。如果發現了木衛二上有生命，那就證明了宇宙生物學標準至少適用于太陽系天體。如果推斷條件屬實而未發現生命，則需修正這一標準。如果推斷條件不存在，則另當別論。無論獲得何種真實情況，都能深化人類對木衛二乃至太陽系天體的認識，促進空間科學的發展。

美國用于研究木衛二的新型探測器