外星海洋里的未知生命会是什么样子的
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最近的发现使天体生物学家认为,卫星是太阳系中最有可能存在外星生命的地方。现在,正计划在未来10年内进行几次重大的太空任务,以寻找那里的生命迹象。
与我们邻近的行星不同,有些卫星拥有大量的液态水。例如,木星的卫星,木卫二(又称欧罗巴,Europa)被认为含有液态水比地球上所有海洋加起来还要多。厚达数千米的表面冰层保护着这片水域,以及其中的所有生命,免受太空辐射和小行星撞击。
从土星的卫星,土卫二(又称恩科拉多斯,Enceladus)和欧罗巴喷出的羽状水柱表明,它们的内部可以支撑液态海洋,不是由太阳加热,而是由其核心的放射性衰变或由它们轨道上行星的引力所产生的潮汐加热。现在有证据表明,在一些卫星上存在有液态的海洋,包括木卫二、土卫二、木卫四(又称卡利斯托,Callisto)和木卫三(又称盖尼米得,Ganymede)。今年6月发表的一项研究估计,土卫二海洋大约有10亿年的历史。还有人认为它可能有数十亿年的历史,有足够的时间让生命进化。
这些海洋被认为是咸的,含有氯化钠,就像地球上的海洋一样,这是对发现类似地球生命前景的又一提振。
此外,液态水和海洋下的岩石地幔之间很可能存在一个界面,这意味着海洋深处存在着有趣的化学反应,科学家们认为这些化学物质是地球上生命起源的关键成分。例如,美国宇航局(NASA)的卡西尼号(Cassini)探测到土卫二的羽流中含有复杂的有机分子,这些分子暗示着卫星海底存在热液喷口。
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在地球的深海中也存在着类似的喷口,在那里岩浆与咸水交汇,提供热量、化学物质和有助于复杂化学反应的基质。一些科学家认为这些基质是生命最初在地球上进化所需要的。在地球海洋的深处,几乎没有阳光,就像木星和土星的卫星一样。但这并不意味着没有生命。事实上,在地球上,这样的喷口充满了生命。
大约20年前,英国广播公司(BBC)的纪录片《外星人的自然史》(Natural History of a Alien)指出,整个生态系统也可能以欧罗巴上的深海热泉为基础。一组科学家提出,细菌将形成食物链的基础,利用化学合成从喷口中提取能量,并在海底上方数英里处建造高高的沉淀物管道。
其他生物,比如像鱼一样的动物,会刺穿这些管子,吸入大量的细菌作为食物。它们会抵御竞争对手,保卫自己的牧场。反过来,它们也会被鲨鱼一样的动物捕食,它们的身体呈流线型,速度快,利用回声定位来发现猎物。
这比大多数科学家期望在那里发现的要先进得多。
哈佛大学地球和行星科学教授诺尔(Andrew Knoll)说,即使在地球上,在地球90%的历史中,唯一存在的生命也是微生物。因此,如果太空中存在生命,很可能是微生物,而像木卫二或土卫二这样的地方,必须完全依靠化学合成来获得能量,因此只能维持少量生物。
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天文学教授兼哈佛生命起源计划的负责人萨斯洛夫(Dimitar Sasselov)说,但这样的生态系统仍然可能实现。该计划支持多学科研究,旨在发现宇宙中是否存在丰富的生命。虽然木卫二的海洋寒冷且缺乏能量,但并不排除在那里进化出规模较小的复杂生态系统。
萨塞洛夫说:“猜测很有趣。我的直觉是,在那里有很多进化创新空间,在那里,可以拥有一些很小但具有掠夺性的东西,它是一个多细胞生物而不是单细胞。”
我们计划访问的另一个卫星呈现出一个完全不同的谜题。
土星的卫星,土卫六(又称泰坦,Titan),是已知的地球之外唯一在其表面有稳定液体的星球。2005年,卡西尼号飞船的惠更斯号探测器在那里着陆时,传回了类似地球地貌的图片:河床和海洋。
但是,泰坦的云、雨和海不是水,而是由液态甲烷和乙烷组成的,它们是地球上天然气的组成部分。任何存在于那里的水都会凝固成岩石和山脉,因为它的表面温度在-180C(-292F)左右。
这意味着,虽然它的景观看起来很熟悉,但实际情况却是完全陌生的。如果有生命存在,它将依赖甲烷,而不是水,而且将是奇异的生命,我们所不知道的,真正的外星人。
萨塞洛夫说,泰坦上存在生命是有可能的,也是有道理的,但也是“完全不同的、独立的生物化学”。萨塞洛夫的长期目标是弄清楚是否存在一种替代生物化学,以及如何在实验室中创造它。
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