说到找外星生命,很多人第一反应是火星。毕竟火星跟地球一样待在宜居带里,位置上占便宜。可科学家心里清楚,找生命不必死盯宜居带。
真正最有戏的地方,可能压根不在内太阳系那些岩石行星上,而是在木星、土星这些气态巨行星身边转圈的冰卫星上。
生命要活下来,两个条件跑不掉:长期存在的液态水,加上稳定的能量来源。这里说的都是碳基生命,别的形式先不讨论。火星可能确实阔过一阵子,但现在早就不是当年那个火星了。冰卫星虽然离太阳远得离谱,可谁规定能量非得来自太阳?
它们绕着巨行星公转时,被行星巨大的引力反复拉扯,内部会不停摩擦生热。这种机制叫潮汐加热,来自天体内部的热量,才是这些星球上生命——如果有的话——真正能指望上的能量。
顺着这条线,科学家锁定了两个最有希望的目标:木卫二欧罗巴,还有土卫六泰坦。
土卫六早年可是明星,2005年NASA的卡西尼号飞了七年、跑完35亿公里到土星身边,用雷达穿透那层橘红色雾霾,第一次看清了它的地表:山脉、平原、峡谷、沙丘、湖泊、河流、降雨一样不缺。只不过里面流的不是水,是液态甲烷和乙烷。
在零下180度里,我们烧的天然气变成了液体,能蒸发、能下雨、能汇成湖。土卫六上最大的甲烷湖比里海还大,最长的甲烷河有几百公里。整个星球,就像把地球上的水换成了甲烷。
让人心动的还不止这些。卡西尼号发现土卫六在土星引力下形变很大。按当时的算法,这么大的形变,只能说明冰壳底下藏着一层能流动的液态水海洋。
加上它绕土星公转时有规律的轨道摆动,这种摆动固态天体做不出来,反过来又给地下海洋的存在增加了佐证。液态水、能量、有机物,土卫六几乎把生命的清单勾了个遍。
卡西尼号还留了一个至今没完全解开的悬念。光谱仪测土卫六大气和地表,发现某些区域氢气少了大约一半,乙炔几乎测不到。按光化学模型,太阳紫外线打在甲烷和氮气上会不停生成乙炔和氢气,这些东西该像雪一样落满整个表面才对,怎么会凭空少掉?
1995年,科学家麦凯就写过一篇预言:如果土卫六上真有甲烷生命,它们会呼吸氢气、吃乙炔,正好会造成表面这两样偏低。十年后卡西尼号的数据,跟他预言的方向严丝合缝。
当然,这只是间接证据,非生物反应也不能完全排除,但这个“生命假说”确实是所有解释里数量级最对得上的一个。
顺着这条思路,科学家还想过甲烷生命会长什么样。大概率是微生物级别的小东西——零下180度里化学反应太慢,很难进化出大个头。它们的细胞膜可能是丙烯腈做的,这种物质在液态甲烷里能形成稳定的膜结构,而土卫六大气里正好有大量丙烯腈。
它们的新陈代谢慢得夸张,可能几百年才繁殖一次,几千年才挪动几米。
结果让人愣住:土卫六内部的产热能力大概在3到4万亿瓦,差不多是靠放射性元素产热的十几倍。这个数字高得不合理——如果冰壳底下真是全球性液态海洋,那层水本该像润滑剂一样,把岩芯和冰壳之间的摩擦压下来,能量损耗不该这么夸张。
团队反复试各种模型,最后拼出一个最能自洽的画面:土卫六内部的水根本不是液态海洋,而是一层厚厚的高压冰。这东西跟冰箱里那种硬邦邦的冰不一样,虽然是固态,却有普通冰没有的弹性,还带着一点液体的粘性,又弹又粘,有点像橡皮泥。
潮汐力一拉一扯,这层粘弹性的冰互相摩擦,就把巨额热量凑出来了。
翻译过来就是:土卫六冰壳底下大概率是半硬半软的冰,而不是纯液态海洋。液态水这一栏被划掉,就算热量再多,孕育生命也基本没戏。
木卫二和土卫六很像,都远离太阳,绕气态巨行星转,冷得离谱。它表面温度零下100多度,两极能到零下200多度。就在这个温度下,木卫二冻出了一层上万米厚的冰壳,冰壳底下藏着一个能自由流动的液态海洋。
这个海洋深得吓人,估计有100公里,也就是10万米。地球海洋平均才3000多米,最深的马里亚纳海沟顶天一万米出头,只有木卫二海洋的十分之一。
木卫二这颗小球,个头只有地球的六十分之一,比月球还小,可它藏着的液态水,是地球的两到三倍。
水多成这样,怎么还能说缺能量?如果热量真不够,水该冻成冰才对。问题的关键其实不是缺能量,是缺能量流动。
地球生命的主流假说认为,最早的生命出现在海底火山口附近的热泉烟囱周围:矿物质丰富的热水从缝里往外冒,烟囱多孔的结构让复杂有机分子有地方聚集,冷热交融又提供了化学能量梯度,这才有生命起步的条件。
研究团队把木卫二的轨道偏心率等因素塞进模型算了算,发现它的海底可能跟大家想象的完全不是一回事。上头压着100公里水加几十公里冰壳,海底承受的静压力大得惊人,岩石被压得死死的,很难裂开。
数字更直接:把能想到的力全加一块——木星潮汐力、星球冷却收缩、地幔对流剪切、冰壳压海底——加总也只有让岩石断裂所需强度的3%。也就是说,木卫二海底几乎没有活跃的地质活动,海水大概率已经进了化学平衡。
而平衡就是死寂,没有能量梯度可供生命利用。水再多,也只是静静地盖在一块推不动的巨石上,没办法像地球海底那样撑起生命的诞生。
压力全落到了两艘探测器身上。NASA计划让蜻蜓号飞到土卫六——它不是普通探测器,是个带八个旋翼的无人机。土卫六大气比地球密1.5倍,重力却只有七分之一,飞起来非常省力。
蜻蜓号预计2034年前后到达,工作两年半,跳着访问几十个地点,用质谱仪分析土壤和湖水。加上专攻木卫二的欧罗巴快船,两拨人马很快就要到现场了。
只是从最新这两项研究看,蜻蜓号和欧罗巴快船要去的,可能是一个比预期更加荒芜的目标。一个只有高压冰、没有液态海洋;一个有海洋,却几乎没有地质活动。它们回传的每一条数据,也许都在一点点证实:这些星球到底有多荒凉。
以前谈起冰卫星,总是先兴奋起来,觉得下一步就能找到点什么。现在看来,冷静下来重新盘一盘家底,也许才是更该做的事。
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