尋找生命之旅

苗千

太陽系內一個原本不起眼的天體，逐漸成為眾多行星科學家和生物學家矚目的焦點。各種跡象都顯示，除了地球之外，人類最有可能在那里找到生命的存在，這意義重大。

這個天體，就是土星的第六大衛星，被稱作“恩克拉多斯”（Enceladus）的土衛二。

這個直徑大約為500公里、圍繞著巨大的氣態行星土星運轉的衛星幾乎可以反射所有照射到它表面的陽光，此前行星科學家們認為這只是一顆表面幾乎被冰層覆蓋，不可能有生命跡象的寒冷天體，但美國航空航天局（NASA）在1997年發射了用來探測土星的“卡西尼號”探測器（Cassini Spacecraft），從2004年起對恩克拉多斯進行了10多年的探測，“卡西尼號”探測器發現在冰層之下，這個天體還有著更復雜的結構，這使它有可能孕育出生命，甚至有可能幫助人類解開地球的生命起源之謎。

位于布拉格的查爾斯大學與比利時皇家天文臺的科學家們根據“卡西尼號”探測器10多年來拍攝到的恩克拉多斯的高清照片上顏色的變化估計冰層厚度，并利用其他數據建立起數學模型。2016年6月11日，他們在《地質物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）雜志上發表論文《由卡西尼的引力、形狀和天平動數據推斷恩克拉多斯的內部海洋與冰層條件》（Enceladuss Internal Ocean and Ice Shell Constrained from Cassini Gravity，Shape，and Libration Data）。論文中論述，與此前行星科學家們猜測恩克拉多斯的表面有著幾十公里厚的嚴酷冰層不同，恩克拉多斯的表面冰層厚度差異巨大，其中最薄的南極部分冰層可能只有5公里厚，而冰層最厚的地方在其赤道附近，可能達到35公里。

這顆不大的土星衛星可能具有三層結構：在其表面的冰層之下存在著全球性的海洋，而海水又與地幔直接接觸，包裹著它的巖石核心。在含有充足鹽分的海水與地幔接觸的地方，有可能發生各式各樣的化學反應，科學家們正是希望在那里，存在著太陽系中又一處生命的跡象。恩克拉多斯的冰層實際厚度遠小于此前科學家們的推測，這個發現意義重大，這說明在這個與太陽距離遙遠、吸收陽光能量極少的衛星內部可能存在熱量源，在冰層之下是可能深達45公里的海洋。恩克拉多斯的海水成分可能與地球的海水成分接近，但是其深度遠大于平均4公里的地球海洋深度。

恩克拉多斯的內部熱量從何而來？科學家們懷疑，這顆衛星的能量來自它圍繞運轉的土星引力。土星的引力使恩克拉多斯的內部產生潮汐能，內部堅硬的巖石內核通過摩擦產生出熱量，正是這些熱量使恩克拉多斯內部有大量的液態水，也給了人類在其中尋找生命的希望。查爾斯大學和比利時皇家天文臺的科學家們所建立的模型也顯示，恩克拉多斯的海洋中可能存在著暖流，來自深海的暖流可以不斷地把熱量傳遞到淺層海水，在這種條件下極有可能發生各種化學反應，出現復雜的有機分子，而這正是出現生命的最基本條件。

上圖：1997年“卡西尼號”太空探測器在執行飛往土星的任務前，在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地待命 下圖：土星的第六大衛星土衛二內部結構

問題在于，可能存在生命與確實存在生命不同，想要尋找生命的跡象，科學家們必須發現切實的證據。如何突破幾公里厚的冰層，到恩克拉多斯的海洋中去尋找生命？實際上，恩克拉多斯堪稱體貼地為從地球遠道而來的探測器提供了絕佳的探測條件。在這顆衛星冰層最薄的南極區域，海水經常會如噴泉般沖破冰層噴薄而出，大量的海水被噴射到太空。從2004年開始，“卡西尼號”探測器已經觀測到了恩克拉多斯上百次的噴發，因此，探測器甚至無需深入冰層，只需要取得噴射出的海水樣本，就有可能探測到生命信號。

2015年，“卡西尼號”探測器曾經飛過恩克拉多斯，觀測到了這顆土星衛星冰層下海洋的噴發，并且用它自身攜帶的儀器分析了噴發液體的成分。“卡西尼號”探測器檢測到的硅石顆粒很可能就來自于衛星內部，而其中的甲烷成分也說明在其內部海洋中可能存在暖流。溫度較高的海水和一些化學物質起初停留在海洋的底層，隨著暖流逐漸升高，然后忽然被噴射到太空中。

恩克拉多斯內部海水的酸堿程度也是決定其中能否產生生命的重要因素之一。在地球環境中，0～14的酸堿環境都可能存在生命，但恩克拉多斯的環境與地球差別巨大，研究它的海洋酸堿程度有助于人們理解在其中可能進行的化學反應，推斷出可能存在的生命形式，也有助于人們理解地球自身產生生命的過程。

美國西南研究所的地質化學家克里斯·格雷因（Chris Glein）帶領一個研究小組，利用“卡西尼號”探測器上所攜帶的宇宙灰塵分析器（Cosmic Dust Analyzer）與離子和中性粒子質譜儀（Ion and Neutral Mass Spectrometer）提供的數據建立了一個化學模型。模型顯示，恩克拉多斯內部海水的pH值在11到12之間，其堿性與肥皂水接近。格雷因的研究小組在《地球化學與天體化學學報》（Geochimica et Cosmochimica Acta）雜志上發表論文《恩克拉多斯海洋的pH值》（The pH of Enceladusocean），論文認為，恩克拉多斯海洋中的堿性主要來自于一種稱為“蛇紋石化”（Serpentinization）的地質化學過程，這種過程多發生在富含鎂元素的巖石中，在地球上比較罕見。這種過程同時也會產生氫氣，有可能促進在海洋中產生出有機分子，構成生命的最基本材料。

“你不僅是在搜索生命，你也是在搜索對于生命的理解。”美國航空航天局的科學家克里斯·馬凱（Chris Makay）這樣評價人類對恩克拉多斯上生命跡象的探索。在這樣嚴酷而原始的環境中尋找生命，乃至是最基本的有機分子的蹤跡，都會幫助人類理解生命的本質，以及生命在地球上出現的過程。對于生命最早是出現在地球的陸地還是海洋，人們至今仍然存在著爭論，對于恩克拉多斯海洋環境的研究也會幫助人們解開地球生命的起源之謎。

人類是如此孤獨，我們至今都沒有發現地球之外存在任何生命的跡象，我們到底是不是宇宙中唯一的生命？如果我們能夠在恩克拉多斯發現哪怕是最原始的生命痕跡，就能說明僅在太陽系中就有兩個天體存在著生命，我們或許可以推測，生命是宇宙中一種普遍的存在形式，我們不會永遠孤獨。