北京時(shí)間10月12日消息，當(dāng)人類(lèi)冒險(xiǎn)登上木衛(wèi)二(歐羅巴)或土衛(wèi)六(泰坦)，深入觀察它們冰凍的表面之下時(shí)，我們可能會(huì)在那里發(fā)現(xiàn)新的生命形式嗎?近年來(lái)的發(fā)現(xiàn)使天體生物學(xué)家認(rèn)為，木星和土星的一些衛(wèi)星是太陽(yáng)系中最有希望存在外星生命的地方。目前幾個(gè)主要的太空任務(wù)正在計(jì)劃在未來(lái)十年內(nèi)前往那里，尋找可能的生命跡象。

與地球鄰近的行星不同，木星和土星的一些衛(wèi)星上存在大量的液態(tài)水。例如，科學(xué)家認(rèn)為木衛(wèi)二含有的液態(tài)水比地球上所有海洋加起來(lái)還要多。這片水域，以及其中的任何生命，都被一層厚達(dá)數(shù)千米的表面冰層保護(hù)著，免受太空輻射和小行星撞擊。

在土衛(wèi)二(恩克拉多斯)和木衛(wèi)二，探測(cè)器都拍攝到了水汽的羽狀噴流，這意味著兩顆星球的內(nèi)部可能較為溫暖，能夠支持液態(tài)海洋的存在。它們的熱源并非太陽(yáng)，而是來(lái)自一個(gè)“內(nèi)部發(fā)電機(jī)”，可能是核心發(fā)生放射性衰變的結(jié)果，也可能是其在行星軌道上受到潮汐力作用加熱而產(chǎn)生的。

在地球上深海熱液口周?chē)奂纳赡苁橇私馔庑呛５咨木€(xiàn)索

目前有證據(jù)表明存在海洋的太陽(yáng)系衛(wèi)星，包括木衛(wèi)二、土衛(wèi)二、木衛(wèi)四(卡利斯托)和木衛(wèi)三(蓋尼米德)。今年6月發(fā)表的一項(xiàng)研究估計(jì)，土衛(wèi)二海洋大約有10億年的歷史。其他研究則認(rèn)為其歷史可能有數(shù)十億年，有足夠的時(shí)間讓生命演化。

研究者認(rèn)為這些海洋是咸的，含有氯化鈉，就像地球上的海洋一樣，這對(duì)存在類(lèi)地生命的前景而言是另一個(gè)利好。

此外，在液態(tài)水和海洋下面的巖石地幔之間，很可能存在一個(gè)界面?？茖W(xué)家認(rèn)為，類(lèi)似的界面為地球上生命起源提供了某些化學(xué)物質(zhì)的關(guān)鍵成分。例如，美國(guó)國(guó)家航空航天局的卡西尼號(hào)探測(cè)到土衛(wèi)二的羽狀水汽噴流中含有某些分子，暗示著其海底很可能存在熱液噴口。

地球的深海中也存在類(lèi)似的熱液噴口。在那里，巖漿與鹽水相遇，提供了熱量、化學(xué)物質(zhì)和基底物質(zhì)，有助于形成一些地球生命最初演化時(shí)所需的復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)。在地球海洋的深處，幾乎沒(méi)有陽(yáng)光，就像木星和土星多顆衛(wèi)星的海洋一樣。但這并不意味著沒(méi)有生命。事實(shí)上，在地球上，這樣的熱液噴口充滿(mǎn)了生機(jī)。

大約20年前，英國(guó)廣播公司(BBC)的紀(jì)錄片《外星人的自然史》(Natural History of an Alien)指出，木衛(wèi)二海洋中的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)可能以深海熱泉為基礎(chǔ)。一組科學(xué)家提出，細(xì)菌將形成食物鏈的底層，利用化學(xué)合成方式從熱液噴口中獲取能量，并在海床上方數(shù)千米處堆積出高高的沉淀物管道。

其他生物，比如像魚(yú)一樣的食草動(dòng)物，會(huì)刺穿這些管子，吸入大量的細(xì)菌作為食物。它們將具有很強(qiáng)的領(lǐng)地意識(shí)，會(huì)抵御競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，并保衛(wèi)自己的牧場(chǎng)。反過(guò)來(lái)，它們也會(huì)被鯊魚(yú)一樣的動(dòng)物捕食，這些捕食者的身體呈流線(xiàn)型，速度很快，能利用回聲定位來(lái)發(fā)現(xiàn)獵物。

這種對(duì)生命形式的猜測(cè)比大多數(shù)科學(xué)家預(yù)期的要高級(jí)得多。哈佛大學(xué)地球和行星科學(xué)教授安德魯表示，即使在地球上，90%左右的歷史中，唯一存在的生命就只有微生物。因此，如果其他星球存在生命，那很可能就是微生物，而在木衛(wèi)二或土衛(wèi)二這樣的地方，微生物將不得不完全依靠化學(xué)合成來(lái)獲得能量，因此可能只維持很小的生物量。

哈佛大學(xué)“生命起源計(jì)劃”(Origins of Life Initiative)的主任、天文學(xué)教授迪米塔爾表示，存在這樣一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的可能性仍然是有的。該計(jì)劃是一個(gè)支持多學(xué)科研究的中心，旨在發(fā)現(xiàn)宇宙中是否存在豐富的生命。僅僅因?yàn)槟拘l(wèi)二的海洋寒冷且缺乏能量，并不意味著那里就不能演化出較小規(guī)模的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。

“猜測(cè)很有意思，”薩賽羅夫說(shuō)，“我的直覺(jué)是，在那里有很多可能的演化革新空間。在那里，可能會(huì)出現(xiàn)一些很小，但具有掠食性的東西，它將是一個(gè)多細(xì)胞生物，而不僅僅是單細(xì)胞。”

我們計(jì)劃訪(fǎng)問(wèn)的另一顆衛(wèi)星就呈現(xiàn)出完全不同的景象。

土衛(wèi)六，又稱(chēng)泰坦，是土星衛(wèi)星中最大的一顆，也是太陽(yáng)系第二大的衛(wèi)星。同時(shí)，它還是地球之外已知的唯一表面具有穩(wěn)定液體的星球。2005年，卡西尼-惠更斯號(hào)任務(wù)的惠更斯號(hào)探測(cè)器在土衛(wèi)六著陸，傳回了類(lèi)似地球的地貌圖片，顯示其表面存在河床和海洋。

但是，土衛(wèi)六的云、雨和海洋都不是由水組成，而是由液態(tài)甲烷和乙烷組成的，二者都是地球上天然氣的組成部分。任何存在于土衛(wèi)六表面的水都會(huì)凝固成巖石和山脈，因?yàn)槠浔砻鏈囟仍诹阆?80攝氏度左右。

這意味著，盡管土衛(wèi)六的景觀看起來(lái)很像地球，但實(shí)際情況卻完全不同。如果有生命存在，它將依賴(lài)甲烷，而不是水，而且將是我們不知道的奇異生命——真正的“外星人”。

薩賽羅夫表示，土衛(wèi)六上有可能存在生命，并且有理論依據(jù)，但這些生命具有“完全不同的、獨(dú)立的生物化學(xué)”。薩賽羅夫的長(zhǎng)期目標(biāo)是弄清楚是否存在另一種生物化學(xué)形式，以及如何在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出這種生物化學(xué)。

地球上的生命依賴(lài)于磷脂質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞膜。磷脂為兩性分子，一端為親水的含氮或磷的頭，另一端則為疏水的長(zhǎng)烴基鏈。這些分子鏈相互結(jié)合，在水中形成一層柔性膜。

以甲烷為基礎(chǔ)的生命則需要另一種方式來(lái)形成細(xì)胞。2015年，由化學(xué)工程師保利特·克蘭西(Paulette Clancy)領(lǐng)導(dǎo)的康奈爾大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)，由氮、碳和氫組成的小分子可以形成適合土衛(wèi)六生存條件的細(xì)胞。

從那時(shí)起，美國(guó)國(guó)家航空航天局的研究人員已經(jīng)證實(shí)，土衛(wèi)六的大氣層中存在乙烯基氰化物，這種有機(jī)化合物可以提供類(lèi)似的細(xì)胞膜。因此，至少在理論上，土衛(wèi)六巨大的甲烷海洋中可能存在著能夠組成生命的細(xì)胞，而這些生命與地球生命截然不同。

“在某些方面，我們?cè)诘厍蛏峡吹降闹皇且粋€(gè)偶然事件，” 美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的天體生物學(xué)家特蕾莎·費(fèi)舍爾(Theresa Fisher)說(shuō)，“我們可以在其他世界的生命中看到大量潛在的多樣性”。

“可能會(huì)出現(xiàn)許多新奇的、非常多樣化的生物體，占據(jù)了一系列新的生態(tài)位，”加州大學(xué)戴維斯分校的人類(lèi)學(xué)榮譽(yù)教授薩拉·布拉弗爾·赫迪(Sarah Blaffer Hrdy)補(bǔ)充道，“假設(shè)這些生物中的任何一種演化到像鯨目動(dòng)物，或大象那樣具有社會(huì)性、智慧和溝通能力，以及像黑猩猩或猩猩那樣善于操縱工具，既靈巧和聰明，那它們最終將可以演化出更復(fù)雜的技術(shù)和文化能力。”

美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的古生物學(xué)家勞倫·薩蘭(Lauren Sallan)認(rèn)為，外星生命將以微生物的形式存在，而成為微生物的方式非常多。她還指出，就多細(xì)胞外星生物而言，情況可能會(huì)變得更加復(fù)雜。“我們會(huì)認(rèn)識(shí)到，它們?cè)谧鐾瑯拥氖虑椋驗(yàn)橐磺卸技性谖漳茉椿驍z食其他東西來(lái)獲取能源上，”她說(shuō)，“但它們這么做的方式將是相當(dāng)難以預(yù)測(cè)的。”

哈佛大學(xué)天文學(xué)教授大衛(wèi)·夏邦諾(David Charbonneau)說(shuō)：“我們真的不知道生命的極限是什么。”他指出，這也正是我們需要發(fā)射更多的探測(cè)器去探訪(fǎng)這些衛(wèi)星的原因。

好消息是，人類(lèi)正計(jì)劃這么做。

美國(guó)國(guó)家航空航天局今年夏天宣布，其蜻蜓號(hào)計(jì)劃將于2026年發(fā)射，并于2034年到達(dá)土衛(wèi)六。蜻蜓號(hào)將放出一架類(lèi)似無(wú)人機(jī)的飛行器，著陸土衛(wèi)六表面，探索數(shù)十個(gè)地點(diǎn)，并尋找生命跡象。

有趣的是，科學(xué)家還認(rèn)為土衛(wèi)六的冰冷外層下還有一個(gè)液態(tài)水海洋，這意味著，除了以液態(tài)甲烷為基礎(chǔ)的奇異表面生命外，土衛(wèi)六的表面下可能還存在更多類(lèi)似地球的生命。

在同一個(gè)星球上存在不同類(lèi)型生命也許并不是土衛(wèi)六的專(zhuān)利，木衛(wèi)三同樣有這種可能性。一些科學(xué)家認(rèn)為，這顆衛(wèi)星擁有數(shù)層不同的海洋，由不同類(lèi)型的冰隔開(kāi)，這些冰在不同的深度和壓力下形成。如果是這樣的話(huà)，從理論上講，每一層海洋都可以容納不同的生命形式，以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐那闆r。

木衛(wèi)三將于2022年接受歐洲空間局的“木星冰月探測(cè)器”(JUICE)任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。該任務(wù)還將訪(fǎng)問(wèn)木星的另外兩顆衛(wèi)星——木衛(wèi)二和木衛(wèi)四，研究的宜居性，并尋找生命的跡象。

與此同時(shí)，美國(guó)國(guó)家航空航天局的“木衛(wèi)二飛越任務(wù)”(Europa Clipper)計(jì)劃繞木星軌道運(yùn)行，并多次飛越木衛(wèi)二，以考察它是否具備適合生命生存的條件。該任務(wù)的發(fā)射時(shí)間預(yù)計(jì)為2023年。美國(guó)國(guó)家航空航天局也在討論最早在2025年向木衛(wèi)二發(fā)射著陸器的可能性。

此外，美國(guó)國(guó)家航空航天局支持的一項(xiàng)私人計(jì)劃還將前往土衛(wèi)二尋找生命，如果該計(jì)劃在今年晚些時(shí)候獲得批準(zhǔn)，將有望在2025年啟動(dòng)。

然而，要真正弄清楚這些外星海洋中可能存在什么生命，我們還需要派遣一艘潛水器，這將是一項(xiàng)棘手的任務(wù)，因?yàn)檫@樣一艘潛水器必須鉆過(guò)幾千米厚的冰層才能到達(dá)液態(tài)海洋。美國(guó)國(guó)家航空航天局正在資助一些相關(guān)的理論研究。

2018年在華盛頓舉行的美國(guó)地球物理聯(lián)盟(American Geophysical Union)會(huì)議上，伊利諾伊大學(xué)和美國(guó)國(guó)家航空航天局的科學(xué)家們提出了一個(gè)概念，那就是用核動(dòng)力“隧道機(jī)器人”(tunnelbot)在木衛(wèi)二上尋找生命。他們的機(jī)器人會(huì)在穿越冰層和水體時(shí)采樣，通過(guò)光纜將信息傳回表面。

但是，如果那里確實(shí)存在外星生命形式，那我們可能很難發(fā)現(xiàn)它們。也有可能，那里根本沒(méi)有生命。

在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，大約50億年后，當(dāng)太陽(yáng)耗盡氫燃料，并開(kāi)始膨脹為一個(gè)紅巨星的時(shí)候，它在最終死亡之前將融化這些衛(wèi)星上的冰層，使它們變得更像地球。到時(shí)候，它們的表面應(yīng)該有液態(tài)水，氣候也會(huì)更溫和，這或許會(huì)為那里的生命演化提供可能——或者至少能為逃離焦土的地球難民提供避難所。(任天)