土衛(wèi)二就是人類發(fā)現(xiàn)土星的第二顆衛(wèi)星，現(xiàn)在從大小個(gè)頭上排列，土衛(wèi)二在土星衛(wèi)星排行中為老六。截止到2019年，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了土星有82顆衛(wèi)星，比木星79顆還要多幾顆，是太陽(yáng)系衛(wèi)星最多的行星。

經(jīng)過(guò)探索和分析，科學(xué)家普遍認(rèn)為在太陽(yáng)系可能存在生命的星球極少，行星只有火星可能性較大，其余的就是幾顆衛(wèi)星了，大致有土衛(wèi)二、土衛(wèi)六、木衛(wèi)三。土衛(wèi)二被排最前面，是因?yàn)槠渖厦嬗写罅康囊簯B(tài)水。

發(fā)現(xiàn)之旅

(資料圖片)

土衛(wèi)二在幾顆地外生命備選衛(wèi)星中，是最小的一顆，直徑只有約500公里，只有土衛(wèi)六的約十分之一。由于其體積較小，且遠(yuǎn)離太陽(yáng)，反照率極高，達(dá)到1.38（地球只有0.37），因此太陽(yáng)的能量全部被發(fā)射，導(dǎo)致土衛(wèi)二表面溫度極低，只有75K（-198℃）。

過(guò)去的科學(xué)家們認(rèn)為，這顆被厚厚冰層覆蓋的星球，由于其內(nèi)部能量太小，難以支撐液態(tài)水長(zhǎng)期存在，生命存在的可能性較小。但上世紀(jì)NASA（美國(guó)航空航天局）發(fā)射的旅行者一號(hào)和二號(hào)姊妹探測(cè)器，有了驚人發(fā)現(xiàn)。

這兩艘無(wú)人探測(cè)器分別于1980年和1981年掠過(guò)土星，尤其旅行者二號(hào)，以據(jù)土衛(wèi)二表面8.7萬(wàn)公里的更近距離掠過(guò)，獲得了土衛(wèi)二清晰圖像等大量資料，科學(xué)家們從其表面隕石坑分布狀態(tài)以及一些年輕地貌，推測(cè)這顆星球內(nèi)部還有較強(qiáng)的能量活動(dòng)，引起了世界科學(xué)界的轟動(dòng)。

為了進(jìn)一步弄清土衛(wèi)二的狀態(tài)，NASA在1997年又發(fā)射了卡西尼號(hào)無(wú)人飛船，于2004年到達(dá)環(huán)繞土星的軌道。作為最重要觀測(cè)目標(biāo)，卡西尼號(hào)多次不同距離飛掠土衛(wèi)二，最近時(shí)距離其表面只有50公里，通過(guò)對(duì)這顆星球全方位考察，發(fā)現(xiàn)了眾多令人驚詫的事實(shí)。

土衛(wèi)二表面有豐富的老虎紋，也就是表面存在多條平行的裂縫，說(shuō)明土衛(wèi)二上還有豐富的地質(zhì)活動(dòng)。土衛(wèi)二的表面，還有眾多的冰火山，噴出的羽流高達(dá)250千米?？ㄎ髂崽?hào)掠過(guò)這些羽流獲取了樣本，經(jīng)過(guò)化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)里面存在豐富的無(wú)機(jī)和有機(jī)物，包括碳、氫、氧、氮、硫等及其化合物。

這些發(fā)現(xiàn)預(yù)示著土衛(wèi)二存在一個(gè)很深的地下海洋，并存在熱源環(huán)境，具備生命存在的環(huán)境。由此，土衛(wèi)二被認(rèn)定為太陽(yáng)系最有可能存在地外生命的星球之一。

但一直以來(lái)，生命存在的六大基本元素之一的磷沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。在地球上，磷被普遍認(rèn)為是限制生命起源和生物規(guī)模的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)元素。那么，土衛(wèi)二的海水中到底有沒(méi)有磷的存在呢？會(huì)不會(huì)由于磷元素的存在而限制土衛(wèi)二生命的起源和宜居呢？

這個(gè)問(wèn)題一直困擾著科學(xué)界，科學(xué)家們希望能找到這個(gè)生命存在條件的最后一塊拼圖。

中國(guó)科學(xué)家通過(guò)建模研究，完成了生命存在條件的最后拼圖

在地球海水中，磷往往以正磷酸（HxPO4-）的形式存在，且溶解度極低，只有10^-7molal。土衛(wèi)二的海水被認(rèn)為具有堿性，pH在8.5~11之間，且有大量的H2被還原。這種迥異的海水化學(xué)對(duì)磷化學(xué)會(huì)產(chǎn)生什么影響呢？弄清這個(gè)問(wèn)題，是土衛(wèi)二海水中有沒(méi)有磷存在的關(guān)鍵。

中國(guó)科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院研究員郝記華，與美國(guó)西南研究院的克里斯托弗·格林研究員等學(xué)者合作，通過(guò)對(duì)NASA已發(fā)布的卡西尼號(hào)探測(cè)器發(fā)回的資料解讀，構(gòu)建了一個(gè)土衛(wèi)二冰下海洋水-巖相互作用模型，模擬出了土衛(wèi)二海水化學(xué)環(huán)境。

研究結(jié)果表明，在土衛(wèi)二特殊海洋環(huán)境下，磷依然會(huì)以正磷酸鹽的形式存在，而且可以達(dá)到10^-5到10^-3molal的含量，高于地球海洋含磷濃度幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這是由于土衛(wèi)二海水堿性和高碳酸根的特征，導(dǎo)致堿土及過(guò)渡金屬元素含量很低，從而提升了磷酸鹽礦物的溶解度。

這種現(xiàn)象已經(jīng)在地球上很多具有堿性和高碳酸根的湖泊中得到證實(shí)。根據(jù)這個(gè)模型，可以認(rèn)為土衛(wèi)二水體中含有豐富的溶解態(tài)磷酸根，能夠支持那里的微生物起源和繁衍。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在國(guó)際一流學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，首次揭示了土衛(wèi)二存在生命關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)元素磷，填補(bǔ)了土衛(wèi)二海洋宜居性研究的空白。

這個(gè)成果可以認(rèn)為是尋找土衛(wèi)二生命存在條件的最后一塊拼圖，意義重大。項(xiàng)目研究以中國(guó)學(xué)者為主，得到中國(guó)科技部、中科院、中國(guó)科技大學(xué)的扶持和經(jīng)費(fèi)資助。因此，發(fā)表的論文第一通訊作者為郝記華，第一通訊單位為中國(guó)科技大學(xué)。

那么，土衛(wèi)二到底會(huì)存在什么樣的生命呢？

土衛(wèi)二幾乎就是一個(gè)冰球，其表面被耀眼的白色冰層包裹，是太陽(yáng)系反照率最高的星球，因此十分寒冷。土衛(wèi)二表面遍布著一些冰川山巒和溝壑，一些大峽谷長(zhǎng)約200公里，寬約5~10公里，深約1公里。

在土衛(wèi)二表面，尤其是南極地區(qū)，存在一些不斷噴發(fā)的“火山”，但噴出的不是熾熱的熔巖，而是冰屑、水和易揮發(fā)的氣體，形成數(shù)百公里高的羽狀物，在土衛(wèi)二上空形成氣體云?？ㄎ髂崽?hào)穿越這些氣體云和羽流，獲取了云體樣本。

通過(guò)搭載的科學(xué)儀器分析后發(fā)現(xiàn)，羽流和云體主要為水蒸氣，還包含少量的分子態(tài)氮、甲烷和二氧化碳?？茖W(xué)家們把這些不斷噴發(fā)的“火山”稱為“冰火山”，噴發(fā)的物質(zhì)稱為“冰羽流”。

正是這些現(xiàn)象，讓科學(xué)家們懷疑土衛(wèi)二冰凍的表層下有一個(gè)巨大海洋，這個(gè)海洋位于土衛(wèi)二表面20~30公里的冰層下面，保守估計(jì)深達(dá)10~20公里，有的估計(jì)可達(dá)65公里，并且在海洋深處的地核中，還有能量活動(dòng)。

而地球的海洋深度平均只有3.6公里，與土衛(wèi)二相比實(shí)在不值一提。研究發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二海洋中具備著生命存在的各種元素，郝記華等人的研究成果，又為生命存在的元素彌補(bǔ)上了最后一塊拼圖。

但即便如此，土衛(wèi)二存在生命的可能性畢竟還只是個(gè)假設(shè)，到底存不存在還需要未來(lái)進(jìn)一步的探測(cè)求證。NASA有計(jì)劃在未來(lái)派出一個(gè)降落到土衛(wèi)二表面的專門(mén)探測(cè)器，鉆透厚厚的冰層，讓AI深入到海洋中一探究竟。

目前，NASA的科學(xué)家們還在繼續(xù)分析早已殉職的卡西歐探測(cè)器之前發(fā)回的資料，據(jù)說(shuō)有其在土衛(wèi)二冰羽流中取得的一滴水的分析，會(huì)不會(huì)從中找到生命跡象，還不得而知。不過(guò)科學(xué)家們普遍分析，土衛(wèi)二上即便存在生命，也是很低級(jí)的生命，就像地球深海熱泉噴口附近的那些低等生物，而且很可能與地球生命模樣完全不同。

因此，期望值不要太高，那里不太可能存在地球陸地動(dòng)物之類的高等生物，更別談什么外星人文明了。不過(guò)，即便在土衛(wèi)二找到了一個(gè)細(xì)菌或細(xì)胞，也將是一個(gè)驚天突破，宇宙生命史就要改寫(xiě)，這一點(diǎn)還是值得期待的。

因?yàn)?，迄今為止，科學(xué)家們幾乎窮盡一切，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何地外生命的一根毛。今天就說(shuō)到這，感謝閱讀，歡迎討論。

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標(biāo)簽： 科學(xué)家們 卡西尼號(hào) 中國(guó)科技大學(xué)