地外生命：我們找錯了地方？

謝懿

近年來，外太陽系中的冰質衛星已越來越受到行星科學家的關注。幾十年來的研究表明，在這些衛星的內部存在大量的液態水。在地球上，幾乎在任何能找到水的地方，都會發現生命。因此，對這些衛星來說，是否也是這樣呢？

從潛在的宜居性來考量，大多數天文學家都確信，合適的生命體在這些衛星的許多地方都是可以存活的。既然已經有了棲息地，就差不知道那里是不是有居民了。

尋找地球以外的生命絕不僅僅是求知欲的訴求。如果我們能找到這些生命，它們應該能告訴我們更多有關地球上的生命如何起源的故事。

目前，還沒有人完全知道需要什么樣的條件能夠把大自然的開關從化學過程撥到生物學過程。這一轉變是易于發生的，還是一連串小概率事件的結果？這正是尋找地外生命能幫助我們解答的。

由“伽利略”探測器獲得的木衛二部分區域的圖像。木衛二幾乎沒有任何環形山，表明有浮冰在重塑其表面。

如果我們能夠在太陽系中發現有生命獨立地在地球之外起源，就將非常有說服力地表明，如果生命能夠起源，那它就會起源。

生命需要能源?？茖W家曾經一度認為，在太陽系中唯一適合生命的能源來自太陽，這意味著生命必須生活在天體的表面之上。因此，火星倍受重視，因為它是所有行星中與地球最相似的。然而，1977年在太平洋洋底的發現改變了這一切。

在木二衛的南極地區，地下海洋中的水會從間歇泉噴口噴出，為探測帶來不便

當時，海洋科學家對東太平洋海嶺的火山進行了探測。他們發現那里有天然的煙囪在向海洋中注入黑煙，它們的正式名稱是熱液噴口。在這些地方，熱水從海洋基巖滲透而出，攜帶著溶解于其中的礦物質，在遇到冰冷的海水后，它們就會反向運動。溫度的這一突然變化會使礦物質發生沉淀，形成黑“煙”。

令人驚訝的是，科學家發現，在熱液噴口周圍溶解的礦物質滋養了欣欣向榮的生物群落。這些生物并不是由來自太陽的能量維系的，而是加熱水的地熱能源。

在外太陽系的一些衛星——如木星的木衛二和土星的土衛二——上發現海洋，立刻提升了在這些遙遠的衛星上存在熱液噴口的可能性。最有趣的也許是：在地球上熱液噴口周圍發現的一些微生物已被證明是地球上最古老的生物，由此提出了一種可能性，即熱液噴口也許正是生命最初起源的地方。如果真是這樣，那么這一過程是否也應該發生在外太陽系衛星的海洋底部呢？

雷達圖像顯示土衛六的極區不但存在海洋還有大量的湖泊，其中流淌著液態甲烷。

下面，我們將深入調查太陽系中最有可能擁有生命的3顆衛星。

木衛二

隸屬行星：木星

公轉周期：3.551天

半徑：0.245×地球半徑

質量：0.008×地球質量

宜居指數：0.49

正是木衛二為我們開啟了外太陽系中存在海洋的可能性。20世紀70年代末，當時美國航空航天局的“旅行者1”號和“旅行者2”號探測器飛過木衛二時，天文學家開始懷疑那里可能存在海洋。“旅行者”號發回的圖像顯示，它表面的絕大部分被光滑的冰層覆蓋，幾乎沒有環形山。由于這些撞擊留下的痕跡會隨著時間逐漸增多，而木衛二上幾乎沒有任何環形山，這表明其表面在不斷地更新重塑。但它是如何做到呢？

它表面的裂縫為我們提供了答案。20世紀90年代， 美國航空航天局的“伽利略”探測器對木衛二進行了探測，發現這些裂縫周圍的深色物質含鹽，似乎來自海洋。對其磁場的測量也暗示在木衛二的內部存在流動的水體。最終的證據來自其表面的圖像，它清楚地顯示了浮冰的存在。

維持這個海洋使其呈液態的熱量來自木星的引力。木星的引潮力會擠壓木衛二，產生的摩擦力會融化底層的冰，甚至還能驅動熱液噴口。不過，要想深入木衛二的海洋中去一探究竟絕非易事。覆蓋木衛二表面的冰層厚度據估計在1千米至10千米。因此，想通過在冰層上鉆探，然后潛水到它的海洋底部去探測熱液噴口是極其困難的。但是，你可以著陸到其表面的某條冰隙附近，對其中被擠壓出的海水進行采樣。

儀器設備可以以此來尋找重要的生物分子。該儀器必須能在高強度的輻射水平下工作，因為木衛二的表面每天都沐浴在比地球表面強幾千倍的輻射之下。一名宇航員在木衛二上站24小時就會送命。幸運的是，輻射無法穿透海洋上方的冰層。

美國航空航天局正在研發一個能從軌道上研究木衛二的探測器。這一任務被稱為“木衛二多次飛掠”，目前正在設計能夠用來探測木衛二宜居性的儀器。這一探測器計劃于2022年發射，它上面可能會攜帶一個由歐空局建造的著陸器。

歐空局也有一個前往木星的任務，被稱為“木星冰質衛星”探測器。雖然它并非專門為木衛二而設計，但它會多次飛掠木衛二，其間它的雷達會用來測量冰層的厚度。

土衛二

隸屬行星：土星

公轉周期：0.395天

半徑：0.0395×地球半徑

質量：0.000018×地球質量

宜居指數：0.35

雖然在許多方面木衛二是衛星地下海洋的開拓者，但由于冰層的覆蓋，其具體情況我們仍然未知。不過，大自然為我們提供了一種飛過土衛二就能對其地下海洋進行分析的通道，那就是土衛二上的間歇泉，它能把地下海洋中的水噴射入太空。

美國航空航天局的“卡西尼”探測器一直在探測這些噴出的羽狀物并已從中飛過，其搭載的儀器對噴出物進行了分析，由此發現了不同類型的塵埃顆粒和化學成分，其中就包括鹽。這是相當不錯的證據，表明被采樣的物質來自土衛二的海洋本身。在這一發現的推動下，“卡西尼”將會越來越深入地飛過這些羽狀物。

目前，科學家已經發現了一些有機分子。盡管并不完全，但足以說明在土衛二的內部存在含碳的分子 。這是一個重要的發現，因為在地球上，構建生命的DNA就是由含碳分子組成的。

2015年10月28日，“卡西尼”完成了其迄今距離最近的飛掠，距離土衛二的冰面僅48千米，有可能穿過了間歇泉最密集的地方。行星科學家目前正在緊張地對探測結果進行分析。他們想要找到氫分子的蹤跡，因為如果被噴射出的水中存在氫氣，那么有理論表明，它必定來自海底熱水與巖石發生反應的地方。

這對尋找生命有重要的意義。因為微生物可以通過把氫和碳結合到一起后，再把它剝離而獲得能量。這正是地球上產甲烷生物的生存之道。

當然，發現這些和生命有關的化學成分并不意味著生命就一定存在。不過，根據在哪兒能找到生命的標準，這些新的發現正在把土衛二推上搜尋地外生命的首選目的地。在行星科學界，土衛二的呼聲正在超過木衛二。科學家幾乎可以確定土衛二的宜居性，只是不知道那里是不是真的有居民。

現在，還沒有任何重返土星及其衛星系統的進一步計劃。“卡西尼”任務結束后，行星科學家會開始真正消化它獲得的新數據，之后，以天體生物學為導向的后續探測任務才有可能獲得支持。

土衛六

隸屬行星：土星

公轉周期：15.95天

半徑：0.404×地球半徑

質量：0.0225×地球質量

宜居指數：0.64

土星的這顆衛星從整體上說是一個更加陌生的地方，它為云層覆蓋，含有豐富的有機分子。2005年，歐空局的“惠更斯”著陸器第一次降落到其表面，揭開了它的面紗。在著陸的過程中，“惠更斯”進行了一系列的測量。綜合對土衛六的重力場測量，這些結果強烈顯示在其表面之下存在一個海洋。

由于在土衛六的大氣中和表面上都存在有機分子，因此在其地下海洋中充滿有機分子的概率非常高，進而增大了其存在生命的可能性。但是，我們是否有可能對這個海洋進行采樣來檢驗這一假設呢？這是個大問題，因為這個海洋中沒有任何東西會被噴到土衛六的表面。

不過，也許我們并不需要深入土衛六就能找到生命。在土衛六的表面上就有液體，但并不是水。在土衛六的極區存在由液態甲烷和乙烷組成的湖泊和海洋，其中最大的與地球上的里海相當。生命是否有可能基于甲烷而不是水呢？

也許。理論上，生物化學可以基于甲烷來運轉，但是對該理論進行實驗檢驗是非常困難的。在實驗室中很難人工建立起有關的生物化學反應，但在土衛六上要容易得多。降落到土衛六的某個海洋里，看看那里到底有些什么，將會是非常有意思的事情。

太陽系外衛星

1995年，天文學家發現了第一顆圍繞類太陽恒星運轉的行星——飛馬51b。它是一顆類似木星的巨行星。從那時起至今，科學家已經在銀河系中的恒星周圍發現了數千顆太陽系外行星，其中有許多類似木星和土星，因此它們很可能也擁有自己的衛星。

我們興許也能通過凌星的方法來研究這些衛星。在凌星的過程中，行星會從其宿主恒星的圓面前方經過，遮擋住一部分星光。由行星導致的這一恒星亮度下降是可以測量的，這也正是美國航空航天局的開普勒空間望遠鏡能在2009年至2013年發現1000多顆行星的原因。圍繞這些行星運轉的任何衛星都會導致額外但幅度更小的亮度下降，所以極其靈敏的探測器有望探測到它們。

超大視場尋找行星項目已經至少探測到了一個太陽系外衛星凌星的疑似信號。下一代的空間任務，例如歐空局的太陽系外行星探測衛星（CHEOPS，計劃于2017年發射）、美國航空航天局的太陽系外凌星行星巡天衛星（TESS，計劃于2018年發射）以及歐空局的“柏拉圖”探測器（Plato，計劃于2024年發射），也將以這種方式來尋找太陽系外衛星。

這些衛星中有許多圍繞巨行星運轉，與太陽系中的木星和土星相比，這些巨行星更加靠近其宿主恒星。這意味著它們能接收到更多的熱量，所以這些衛星上的海洋不需要存在于地下。星光會使冰融化，把衛星變成一個充滿水的世界，生命可以在其中蓬勃發展。但這一棲息地存在的時間不會很長，由于衛星的引力較弱，其大氣很快就會被星光加熱而流失掉。這時，太陽系外衛星就會像一顆巨大的彗星，在太空中拖出一條長長的尾巴，最終變成一個僅剩下巖石的天體。從長

遠看，也許并不理想。