苗千

太陽系內(nèi)一個原本不起眼的天體，逐漸成為眾多行星科學(xué)家和生物學(xué)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(wèi)星，被稱作“恩克拉多斯”（Enceladus）的土衛(wèi)二。

這個直徑大約為500公里、圍繞著巨大的氣態(tài)行星土星運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星幾乎可以反射所有照射到它表面的陽光，此前行星科學(xué)家們認(rèn)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(fā)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(jìn)行了10多年的探測，“卡西尼號”探測器發(fā)現(xiàn)在冰層之下，這個天體還有著更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，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(xué)與比利時皇家天文臺的科學(xué)家們根據(jù)“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(shù)據(jù)建立起數(shù)學(xué)模型。2016年6月11日，他們在《地質(zhì)物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）雜志上發(fā)表論文《由卡西尼的引力、形狀和天平動數(shù)據(jù)推斷恩克拉多斯的內(nèi)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(xué)家們猜測恩克拉多斯的表面有著幾十公里厚的嚴(yán)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(dá)到35公里。

這顆不大的土星衛(wèi)星可能具有三層結(jié)構(gòu)：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(fā)生各式各樣的化學(xué)反應(yīng)，科學(xué)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(yuǎn)小于此前科學(xué)家們的推測，這個發(fā)現(xiàn)意義重大，這說明在這個與太陽距離遙遠(yuǎn)、吸收陽光能量極少的衛(wèi)星內(nèi)部可能存在熱量源，在冰層之下是可能深達(dá)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(yuǎn)大于平均4公里的地球海洋深度。

恩克拉多斯的內(nèi)部熱量從何而來？科學(xué)家們懷疑，這顆衛(wèi)星的能量來自它圍繞運轉(zhuǎn)的土星引力。土星的引力使恩克拉多斯的內(nèi)部產(chǎn)生潮汐能，內(nèi)部堅硬的巖石內(nèi)核通過摩擦產(chǎn)生出熱量，正是這些熱量使恩克拉多斯內(nèi)部有大量的液態(tài)水，也給了人類在其中尋找生命的希望。查爾斯大學(xué)和比利時皇家天文臺的科學(xué)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(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)復(fù)雜的有機分子，而這正是出現(xiàn)生命的最基本條件。

上圖：1997年“卡西尼號”太空探測器在執(zhí)行飛往土星的任務(wù)前，在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地待命 下圖：土星的第六大衛(wèi)星土衛(wèi)二內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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(xué)家們必須發(fā)現(xiàn)切實的證據(jù)。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(yuǎn)道而來的探測器提供了絕佳的探測條件。在這顆衛(wèi)星冰層最薄的南極區(qū)域，海水經(jīng)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(jīng)觀測到了恩克拉多斯上百次的噴發(fā)，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(jīng)飛過恩克拉多斯，觀測到了這顆土星衛(wèi)星冰層下海洋的噴發(fā)，并且用它自身攜帶的儀器分析了噴發(fā)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(wèi)星內(nèi)部，而其中的甲烷成分也說明在其內(nèi)部海洋中可能存在暖流。溫度較高的海水和一些化學(xué)物質(zhì)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(nèi)部海水的酸堿程度也是決定其中能否產(chǎn)生生命的重要因素之一。在地球環(huán)境中，0～14的酸堿環(huán)境都可能存在生命，但恩克拉多斯的環(huán)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(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，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(chǎn)生生命的過程。

美國西南研究所的地質(zhì)化學(xué)家克里斯·格雷因（Chris Glein）帶領(lǐng)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(zhì)譜儀（Ion and Neutral Mass Spectrometer）提供的數(shù)據(jù)建立了一個化學(xué)模型。模型顯示，恩克拉多斯內(nèi)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(xué)與天體化學(xué)學(xué)報》（Geochimica et Cosmochimica Acta）雜志上發(fā)表論文《恩克拉多斯海洋的pH值》（The pH of Enceladusocean），論文認(rèn)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(zhì)化學(xué)過程，這種過程多發(fā)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(chǎn)生氫氣，有可能促進(jìn)在海洋中產(chǎn)生出有機分子，構(gòu)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?！泵绹娇蘸教炀值目茖W(xué)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(yán)酷而原始的環(huán)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(zhì)，以及生命在地球上出現(xiàn)的過程。對于生命最早是出現(xiàn)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(huán)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(yuǎn)孤獨。