冥王星上有生命物質嗎？

伊麗莎白·霍威爾

冥王星一直被視為一個遙遠、寒冷、毫無生命跡象的世界。然而，2015年第一艘行經冥王星的太空飛船為我們揭開了這顆矮行星的許多奧秘，帶來了許多驚喜。

“新地平線”號探測器獲得的數據已于2015年10月傳回地球，但科學家需要多年時間才能完成對探測結果的分析，并將其整理成型。初步分析提供了有關冥王星復雜的化學成分的一些耐人尋味的線索，甚至是冥王星表層下生物起源之前的進程中一些形式的線索。有機霧霾的復雜成分、某些未知的地質過程中形成的水冰山、地表上可能存在的有機物以及一個地下液態水海洋——

所有這些特點都表明這里可能存在一個比科學家長久以來的推測更具活力的世界。

“新地平線”號團隊中專門研究行星大氣層結構及演化的行星科學家邁克爾·薩默斯說：“我們同天體生物的聯系是即時的——它就在你面前。你可以看到有機物、水和能量的存在。”

薩默斯與同事合作撰寫了兩篇以此為主題的研究論文，分別名為《“新地平線”號啟發下的冥王星大氣層的光化學》和《“新地平線”號觀測到的冥王星光化霧中的粒子物理學限制》，均發表在《伊卡洛斯》雜志上。

黏性霧霾

第一次看到冥王星的圖片時，薩默斯就回想起了自己在喬治·梅森大學工作時研究了數十年的那個世界。土衛六是土星的一顆冰質橙色衛星，也是太陽系中唯一具有濃密大氣層及液體（甲烷）水循環的衛星。土衛六上含有碳氫化學成分，包括乙烷湖和甲烷湖等，所含有機物可能會產生生命所需的化學物質。

與土衛六不同，冥王星的大氣層薄而稀，其霧霾在地表以上至少200千米處，比科學家預期的至少高10倍。但是，在地表上方30千米處，冥王星卻呈現出一種和土衛六相似的悖論：發生冷凝的區域溫度太高，以致霧霾粒子無法產生。

美國航空航天局的“卡西尼”號太空船在土衛六大氣層的最上層（電離層），即地表上方五六百千米處發現了同樣奇怪的現象。通過建模，科學家斷定，發生凝結的部分原因是土衛六的光化學反應，通過該反應陽光中的紫外線會分解甲烷，促進碳氫化合物的生成。

“這種霧霾在電離層中就開始形成，而電離層中有帶電粒子（電子和離子）。”薩默斯說，“電子附著在碳氫化合物上，使它們粘連在一起。這些霧霾粒子非常穩定，當它們穿過大氣層時會有其他顆粒附著上去，從而變得更大。霧霾粒子越大，降落的速度就越快。在土衛六上，霧霾粒子從大氣層降落時，數量比在冥王星上更多，體積也更大。”

薩默斯回顧這些時說，我們其實并不應該對冥王星可能有著同樣的過程感到太意外。與土衛六一樣，冥王星具有以甲烷為次要組成部分的大氣層。兩者的主要差別在于冥王星大氣層表面的壓力為10毫巴，而土衛六大氣層表面的壓力為1.5巴（1巴=1000毫巴，1毫巴=100帕斯卡）。

兩顆星球的大氣壓差也影響了霧霾顆粒的形狀，因為土衛六的霧霾顆粒需要更長的時間才能降落至地表，最終變成球形，而冥王星的霧霾顆粒降落速度更快，最終碎裂開去。

復合體分子

薩默斯認為，由于冥王星上可能會產生碳氫化合物和腈（另一種有機分子），則該星球上可能會發生更有趣的能促進生命體形成的化學反應。他說：“你可以開始構建生命起源之前的復雜分子。”一個典型的例子就是氰化氫的存在，它可能是產生生命前的化學反應的關鍵分子。

土衛六上也有大量的索林，當太陽光中的紫外線照射到霧霾顆粒時，便會產生這種復雜的有機化合物。這種現象在地球上很少見，但在土衛六上很平常，這可能就是土衛六的顏色是橙色的原因。薩默斯說，冥王星的部分地表也有這種微紅的色調，那可能就是一層索林。

經過快速計算，他推測這些索林可能有10米至30米厚，比地球上的森林在每平方米的面積上能提供更多的有機物質。當宇宙射線（高能輻射粒子）撞擊冥王星地表時，這些有機物質也可能會改變地表的化學成分。

“有趣的是，在冥王星的冰火山，即破火山口附近也發現了微紅物質。這可能是因為這顆矮行星上有一個次表層海洋，科學家對土衛六、土衛二、木衛二也有相同的猜測。然而，這些衛星內部具有一種潮汐能量源，是在圍繞著它們巨大的中央母星運行并與其他衛星相互作用時產生的。”薩默斯說，冥王星沒有這種熱量來源，但其內部的射線可能使其內部處于液體狀態。“這些就是生命產生所需的物質：有機物、原材料和能源。”

盡管現在就說冥王星上有生命存在的可能還有一些牽強，但薩默斯說他期待著做更多的建模。“我一生都在研究冥王星，但從未想到那兒真有這些物質的存在。”