巨行星衛星的生命信息探尋

歐陽自遠++王琴

在浩瀚的宇宙中，我們只知道地球有生命繁衍，地球生物物種的進化出現了具有高等智慧的人類，構建了高度文明的社會。尋找地外生命是人類開展深空科學探測的出發點之一。地外生命探尋將極大豐富對生命的基本認識，也將對地球生命的起源和太陽系早期演化等重大科學問題提供新的科學論據。

地外生命探尋

火星是地外生命探尋的首選目標，自1960年以來，人類通過近50次火星探測，表明當今的火星沒有生命活動的跡象。中國學者通過對提森特（Tissint）火星隕石的研究和美國好奇號火星車對火星樣品的探測確證，火星曾經存在過生命。當今地外生命探尋的關注目標轉移到太陽系巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的衛星，特別是木星和土星的天然衛星木衛二和土衛六。

?木星最大的四顆衛星（由左至右分布為木衛四、木衛三、木衛一和木衛二）

木星是迄今為止太陽系中具有最多衛星的行星，已發現66顆天然衛星，儼然是一個小型的太陽系，因此常被稱為木星系統。1610年，伽利略最早用望遠鏡發現木星最亮的四顆衛星，被后人稱為伽利略衛星。

木衛二

木衛二（又名Europa，歐羅巴），它是太陽系中最有可能存在生命活動的天體。木衛二距離木星67萬km，直徑3138km。木衛二是一個典型的冰態行星，具有一個鐵-鎳的核、硅酸鹽質的幔和冰質的殼。

木衛二赤道地區表面溫度平均為-163℃，兩極更低，只有-223℃，所以表面的水是永久凍結的。木衛二表面覆蓋一層8～16km厚的冰層，冰層下為海洋，海水深50～80km。光亮的冰面廣泛分布褐色網狀裂縫，這些網狀裂縫可能是受到木星潮汐力的作用使冰殼破裂、漂移所產生的。網狀裂縫被殼底海洋的沉積物如各種鹽類和有機物所充填并溢出冰面。

?木衛二冰殼表面復雜的褐色網狀裂縫

伽利略號探測器上的磁強計揭示木衛二表層下存在高電導率物質層，推斷冰層下海洋的鹽度與地球海水接近。木星的伽利略衛星都出現了強烈的火山活動，木衛二表面的冰層上也發現有火山噴發的特征。木衛二洋底發現有火山活動，為海水提供熱能，隨著海水深度的增加，溫度也逐漸增高。

木衛二不斷遭受到小行星與彗星的撞擊，小行星與彗星攜帶有多種非生物成因的氨基酸、烷烴和醣類等化合物，它們為木衛二生命的起源提供了外源的種子。太陽系空間的高能量粒子、宇宙射線等太空輻射與木衛二表面冰層發生相互作用，引發活躍的輻射分解過程，也可能為木衛二生命提供能量和有機物。

總之，木衛二冰層下的海洋中具有豐富的液態水、有機物和熱能，提供了木衛二海洋深部有可能孕育生命的環境。有科學家計算，在木衛二冰殼下的海洋中含有足夠的氧氣，可維持30億千克的微生命存在。

中國的深空探測預計在2020～2030年期間開展木星系統—木衛二生命信息探測。

?木衛二表面冰殼裂縫中噴出的水柱（藝術繪畫）

土衛六

美國航空航天局于1997年10月發射卡西尼號探測器，2004年7月與土星相遇，2004年末，卡西尼號將“惠更斯” 探測器投射到土衛六（又名Titan，泰坦）表面，探測土衛六表面是否存在生命活動的信息。

土衛六是土星最大的衛星，直徑5150km，僅小于木衛三，是太陽系第二大衛星。土衛六是太陽系唯一具有濃密大氣層的衛星，達到1.5個大氣壓。土衛六的大氣主要由82%～99%的氮、1%～6%的甲烷和其他極微量的氣體組成。

土衛六大氣層內存在非常活躍的、復雜的有機化學過程，這些特征與40億年前的地球相近。土衛六具有地球類似活躍的水循環，循環主體是甲烷。土衛六表面的河流、湖泊和海洋的主要液態成分是甲烷、乙烷和其他烴類混合物，冰殼深處則是水和氨組成的地下海洋。這與地球早期的古海洋相似，具有生命繁衍的必要條件。土衛六將會是未來地外生命探測的重要目標天體。

土衛六的“似干酪根”

經計算，土衛六表面液態甲烷和乙烷的儲量相當于16萬億～160萬億噸碳， 為地球上已知石油和天然氣儲量的數十倍;土衛六表面的“似干酪根”的儲量高達160萬億～640萬億噸，為地球上已知煤儲量的數百倍。