NASA又发大新闻：土卫二上可能有生命

据国外媒体报道，美国宇航局两次长期任务为我们提供了木星和火星卫星的新信息，进一步凸显了太阳系和其他星系中“海洋行星”的科学价值。多亏了美国宇航局的卡西尼号探测器和哈勃太空望远镜，该探测器的结果于美国时间4月13日公布。

参与卡西尼号任务的科学家在论文中宣布，他们在土卫二表面发现了一种可用于生命的化学能。哈勃研究人员报道了从木卫二表面喷出的羽状物的最新细节。

“我们一直在寻找一个拥有适宜居住环境所需材料的星球，这是我们最接近这一目标的地方。”美国宇航局科学任务委员会副主任托马斯·祖布钦说，“这些观察反映了美国宇航局科学任务的本质:找出我们是否是宇宙中唯一的生命。”

图为2015年卡西尼号穿越土卫二的羽流。卡西尼号探测器和哈勃望远镜对海洋行星的最新观测将有助于我们在未来寻找外星生命。

这张照片显示了土卫二底部的岩石和卡西尼任务科学家分析的海水之间产生的氢的化学反应。

卡西尼号的任务论文发表在《科学》杂志上。该论文指出，土卫二海底地热活动产生的氢不断流入地下海洋，氢可以作为生命化学能的来源。

土卫二富含氢，这表明如果地下海洋中存在微生物，氢可以与溶解在海水中的二氧化碳结合获得能量。这种化学反应被称为“甲烷生成”，因为甲烷，这种反应的副产品，恰好是地球上生命的来源，甚至可能在地球上生命的起源中起着至关重要的作用。

据我们所知，生命需要三种基本成分:液态水、代谢能源和合适的化学元素，主要包括氢、氦、氧、磷和硫。卡西尼号探测器显示，尽管土卫二体积小巧，冰雪覆盖，距离太阳的距离比地球还远100多万公里，但它几乎拥有上述所有物质。卡西尼号还没有确定磷和硫是否存在于土卫二的海洋中，但是科学家们猜测答案是肯定的，因为他们相信土卫二岩石核心的化学成分类似于含有这两种元素的陨石。

“在我们寻找可居住行星的过程中，确认土卫二海洋中存在生命所需的化学能具有划时代的意义。美国宇航局喷气推进实验室参与卡西尼任务的科学家琳达·皮克指出。

这张合成图像显示了两年多来从木卫二同一位置喷射出的羽流。哈勃在紫外线下拍摄了这两个羽状物。木卫二经过木星前方时，可以清楚地显示出大气活动的轮廓。

绿色椭圆中是哈勃在木卫二表面捕捉到的羽状物。这个地区的温度比其他地区高。热图基于伽利略探测器的观测结果。

卡西尼号探测器最后一次穿过土卫二表面的气体和冰粒羽流是在2015年10月28日，这是迄今为止最深的一次。在这个过程中，卡西尼号探测到了氢的存在。探测器在穿越羽流之前还收集了它的成分样本。在分析了这些观察结果后，科学家发现羽流由近98%的水和约1%的氢组成，而其余的包括其他分子，如二氧化碳、甲烷和氨。

上述测量结果归功于卡西尼探测器的离子和中性粒子质谱仪(INMS)，该质谱仪能够分析气体并确定其组成。离子和中性粒子质谱仪还收集了土卫六高层大气的样本。自从卡西尼号在2005年从南极附近的一个热裂缝中在土卫六表面发现一缕冰粒以来，科学家们已经将注意力转向了更小的土卫六。

卡西尼号的设计并不是为了在土卫二的羽状物中寻找生命迹象。事实上，在卡西尼号到达火星之前，科学家并不知道土卫二表面有羽流。

“虽然我们无法探测到生命的存在，但我们已经在其中找到了生命的能量来源。对细菌来说，它就像一个糖果店。”卡西尼号研究的主要作者亨特·韦特说。

最新的探测结果显示了土卫二海洋的地热活动。2015年3月公布的先前检测结果显示，热水可以与海底岩石发生化学反应。最新的结果证实了这一结论，并提供了新的信息:这一化学反应可以产生氢气。

发表在《天体物理学杂志快报》上的另一篇论文详细介绍了哈勃的观测结果。2014年，哈勃望远镜在木卫二表面发现了一个羽毛结构。自2016年以来，哈勃观察到了从同一地点喷出的羽流。这些照片显示，木卫二表面的羽状物可能确实存在，并在同一区域反复出现。

在最新拍摄的照片中，从木卫二表面喷射出的羽流高达100公里，而2014年观测到的羽流只有50公里。这两种现象都位于木卫二表面异常温暖的区域。从它的特征来看，它可能是木卫二冰壳上的一个裂缝，这是美国宇航局的伽利略探测器在20世纪90年代首次发现的。研究人员怀疑，像土卫二一样，这可能是卫星内部喷水的证据。

“土卫二上的羽流与较温暖的区域有关，所以在哈勃捕捉到木卫二上类似的羽流后，我们还发现了伽利略拍摄的热图，以观察该区域的情况。结果表明，木卫二羽流所在的区域也存在热异常巴尔的摩太空望远镜科学研究所的威廉·斯帕克斯指出。斯帕克斯在2014年和2016年领导了对羽流的研究。

研究人员说，如果羽流和高温区域之间确实存在联系，这可能表明从冰壳下喷出的水是附近表面的热源。另一种理论认为，羽流中的水喷向天空后以水雾的形式回落到表面，改变了表面结构，增强了该区域的保温效果。

在2014年和2016年的观测任务中，该团队使用哈勃的图像摄谱仪(STIS)拍摄了紫外线下的羽流。当木卫二经过木星前方时，木卫二边缘的大气活动会阻挡光线进入木星，因此图像摄谱仪可以拍摄到它的轮廓。斯帕克斯和他的团队将继续使用哈勃来监测木卫二，寻找更多的羽流，希望能确定羽流的频率。

由于哈勃对木卫二羽流的探测和卡西尼对土卫二羽流的长期观测，美国宇航局将在未来进一步探索其他海洋行星。值得一提的是，这两项任务都为美国宇航局的欧罗巴号任务奠定了坚实的基础。

“如果木卫二上有羽状物，正如我们所怀疑的，木卫二游艇任务是研究它们的绝佳机会。”美国宇航局行星科学部主任吉姆·吉姆·格林指出。

在哈勃望远镜的帮助下，我们发现了这个有间歇性羽毛活动的区域，这无疑为欧罗巴任务提供了一个有吸引力的探测目标，并为各种强大的科学仪器提供了位置。此外，哈勃与斯帕克斯的欧罗巴研究的合作者正准备为欧罗巴快艇任务开发一种强大的紫外线照相机。相机的工作原理与哈勃相同，但距离近了几千倍。卡西尼号离子和中性粒子质谱仪团队的科学家也在开发该仪器的升级版本，以大大提高其灵敏度，他们还将在欧洲快艇任务中发挥作用。