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水资源并非地球独有,海洋在宇宙中很常见,生命是否也不唯一?

2020/6/30 11:40:04 来源:原创 浏览:

如今,我们已经意识到宇宙的生命形式可能远远超过自己的想象。他们可能不是碳基生命,而是硅基生命或者氨基生命,抑或其他各种复杂的形式。它们可能不需要氧气来生存,也可能不需要地球这样的温度才能活下去。但是,唯有一点不能忽略,那就是水。

(图片说明:目前来看,水仍然是生命存在的一个必要条件)

孕育生命的溶剂

科学家相信,即使是再诡异的生命,其孕育都离不开一种良好的溶剂。溶剂允许更复杂的化学反应进行,也可以帮助生物新陈代谢,在生物演化的各个过程中都必不可少。而目前人类发现最好的溶剂,就是水。地球之所以能够孕育生命,和水有着分不开的关系。可以肯定,如果没有水,地球将是一颗死寂的星球。

我们一度相信地球有着得天独厚的优势,能够依靠广袤的海洋孕育出复杂的生态系统。可是,随着天文学的发展,科学家在越来越多的星球上都发现了水资源。更加令人惊讶的是,和这些星球相比,地球的水资源简直少得可怜。

仅仅在太阳系内,就有着许多天体,其含水量远远超过地球。比如我们经常提到的木卫二,就在地表以下拥有着一片液态海洋,其深度达到了100公里,是马里亚纳海沟的10倍。除了木卫二之外,像土卫六、土卫二、木卫三、海卫一的卫星甚至如冥王星、谷神星这样的矮行星,都拥有着丰富的水资源。而且,这些天体上的水资源都极有可能以液态形式存在,意味着水中的温度对于生命来说非常温和

(图片说明:木卫二表面的羽状喷射物,其中的有机分子全部暴露在木星的强大磁场下)

那么,既然这些富水天体在太阳系中如此常见,是否意味着宇宙中本来就不缺少水呢?

地球真的得天独厚吗?

美国宇航局行星科学家Lynnae C. Quick博士最近带领着来自戈达德太空飞行中心的团队进行了这方面的研究,结果发现:拥有液态海洋的行星可能在银河系中非常常见。他们将本次研究的成果整理成题为《对系外行星火山运动频率及外恒星系冰火山影响的预测》的研究报告,并发表在了最近的太平洋天文学会刊物上。

(图片说明:海卫一地下海洋中的水可以在冰火山喷发时射到8000米高空)

Quick等人没有拘泥于在行星表面寻找水,而是考虑到了像木卫二和海卫一这样拥有地下海洋的天体。他们认为,这样的天体有着非常活跃的地质活动,会像木卫二一样经常出现羽状喷流的现象。Quick在此前的一份NASA新闻稿中就曾指出:这将是未来人类利用望远镜在系外行星寻找地下海洋的重要参考

“木卫二和土卫二可以喷出水柱,让我们得以判断其冰壳下面有地下海洋,同时还拥有着将水喷出来的能量,这是我们已知的生命所需的两个要素。因此,如果我们认定这样的星球有可能是宜居的,那么一些更大的行星系统也将是宜居的。”她介绍说。

(图片说明:木卫二拥有的水资源可能比地球还要丰富)

宇宙中随处可见的海洋

虽然目前我们的望远镜还不足以直接观测到系外行星的羽状喷射物,但是通过建模分析,我们还是能够在一定程度上推测出遥远的宇宙深处行星拥有海洋的几率。他们选取了53颗系外行星,其中大部分都与地球非常类似,最大的一颗质量超过地球的8倍。接下来,他们尝试探究每一颗行星可能以怎样的形式产生热源以及释放出多少的能量

根据对太阳系内这些拥有海洋的天体的研究,他们总结出了两种热源模式:

(图片说明:科学家模拟的土卫二内部结构示意图,用以说明其羽状喷射物的来源)

  1. 行星地壳和地幔中放射性元素衰变过程中产生的热量;
  2. 来自其他天体引力(潮汐力)导致的星球内部扭曲变形过程中产生的热量。

对于像地球这样的岩石行星来说,火山活动和板块运动所产生的大量热通过地壳和地幔释放出来。同样的情况也发生在木卫二、土卫二和海卫一上,不过它们表面的温度极低,所以只有一座一座的冰火山,当水冲出地表时已经冻结,形成了羽状喷射物;或者这些内部的热量会导致地表的冰壳移动来释放出去。不论是羽状喷射物还是冰壳移动,只要我们检测到这种天体释放出多少热量,就可以判断它们是否宜居

(图片说明:该动画展示了系外行星在有海洋和没有海洋的情况下,与太阳系内天体有无海洋的地质活动对比)

对于这样的天体来说,释放的热量太多或者太少都不是好事。如果热量太多,那就证明火山活动非常频繁或者剧烈,不仅对于地表的一切来说都是末日,而且产生大量的毒气也会让整个星球变成地狱;如果热量过少,可能大气层就会非常稀薄,温室气体也有限,最终整颗星球都成了冰封的世界。这对于冰火山来说也是同样的道理,过于活跃会使海水变得滚烫,过于沉寂则海洋就会冻结。

最终他们发现,在这53颗系外行星中,有14颗都有可能存在液态海洋,这个比例超过了1/4,而且其中大部分的热量都超过了木卫二和土卫二——这两颗卫星都是科学家认为太阳系内非常有希望孕育生命的天体。

(图片说明:TRAPPIST-1星系的七颗行星)

而且,Quick等人还对TRAPPIST-1星系进行了检测。TRAPPIST-1在2007年被证实有7颗行星,是目前发现拥有系外行星最多的恒星之一,因此备受科学家关注。此前科学家认为其中三颗都位于宜居带内,但Quick团队的研究结果显示,其e、f、g和h四颗行星都有可能拥有一个海洋世界。

海洋=生命?

不过,由于此前我们很少采用直接成像法对系外行星进行观测,所以本次研究在一定程度上不得不采用假设的方法来进行,这就给结果带来了一些不确定性。不过,这次研究可以给人类的下一代太空望远镜如詹姆斯·韦伯太空望远镜或者南希·罗曼太空望远镜提供指导,让它们更高效地寻找有机会孕育生命的系外行星。

(图片说明:被寄予厚望的詹姆斯·韦伯太空望远镜,有望在2021年内发射升空)

在本世纪20年代,NASA将发射欧罗巴快船号,展开对木卫二的专项探索工程。到30年代,专门用于进入大气层实地探测土卫六的蜻蜓号探测器也将乘坐火箭前往目的地。这两个项目将对并列成为太阳系内除地球外最有希望孕育生命的天体进行探测,不仅仅前去寻找生命的痕迹,也将对它们的大气层地质结构有机物等各个方面进行研究,并分析这些因素对孕育生命的影响。

研究人员指出:“这些即将到来的任务可以让我们有望见证太阳系内的海洋卫星究竟能否孕育生命,如果我们真的从化学物质方面发现了生命痕迹,那就可以尝试在宇宙尺度上寻找类似的迹象。”

(图片说明:蜻蜓号在土卫六探索的假想画面)

可以肯定的是,我们将会对宇宙中的生命有越来越深入的了解,而木卫二和土卫六的探索项目也可以让我们对宇宙生命有一个全新的认识。它们这样的环境到底能不能孕育生命,届时也将得到一个确切的答案。

每一个人都迫不及待想看到这两个任务展开的一天,我们都非常想知道,人类在这个宇宙中,到底是不是真正孤独的。

看看网友怎么说

血气方刚的败类:人类是宇宙唯一的,是整治正确。因为这会有其他声音。不好控制

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