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来自木卫二的"生命讯息":羽状喷泉 黏土性物质

作者:网络  更新:2014-4-14 14:29:44

    作为太阳系的“大个子”, 木星是太阳系行星中当之无愧的王者,它有着最大的体积,还拥有最多的卫星,素有“巨人行星”之称。长久以来,许多科学家认为木星的卫星木卫二是太阳系中除地球外最有可能存在生命的星球。

  日前,来自木卫二的两项发现更是撩动人们的神经:哈勃望远镜确认了木卫二上间歇性喷发的两处“喷泉”——巨大羽状“水柱”,高达200千米;另一项研究则在该星球冰冻表面发现了散落的黏土性矿物质,证明木卫二曾经受到彗星或小行星撞击。这一系列的线索都指向了水和有机物,更给关于木卫二的生命猜想平添了一抹亮色。

  认识木卫二

  比月球稍小,组成与类地行星相似

  木卫二在1610年被伽利略发现,是木星的第四大卫星,同时也是木星的第六颗已知卫星,在伽利略发现的卫星中离木星第二近。

  体积上木卫二比地球的卫星月球稍微小一点,直径达到3100公里,是太阳系天体系统中的第六大卫星和第十五大天体。

  通过哈勃望远镜观测显示,木卫二有一层含氧的稀薄大气。

  木卫二与木卫一的组成与类地行星相似:主要由硅酸盐岩石组成,其外层分布着厚度达100公里的冰层,由于其存在内部能量源,冰下深处或拥有液态水世界。

  关键词:喷泉

  木卫二南极上空发现的实为氢氧原子

  12月12日,《科学》杂志刊文称,哈勃望远镜观测到木卫二表面覆盖的冰层上喷出200千米高的羽状物。文章称,这可能是隐藏在木卫二表面冰层下的海水,在木星引力作用下,冲破冰层间隙从而喷发。媒体报道中多将喷射出的物质描述为“水柱”,这个巨大的“喷泉”到底是不是水呢?

  南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇在接受科技日报采访时表示,此次报道是对哈勃太空望远镜2012年11、12月针对紫外波段光谱分析的结果。他解释说,氧原子和氢原子会发射特定波长的紫外线,科学家对哈勃望远镜得到的紫外波段的观测结果进行了分析,证明木卫二的南极地区上空有间歇出现的氧原子和氢原子。

  在木卫二的稀薄大气当中,氧原子是一直能够被观测到,在南极地区则稍多一些;但此次证实了在南极地区上空也同时存在氢原子。周礼勇指出,同时存在的氧原子和氢原子往往被理解为“水”,所以观测发现的可以解释为相当稀薄的水蒸汽,称为“羽流”(plume)。他认为,说喷发的是“水柱”恐怕不太准确,因为这种低温、低压状态下,水很难以液态形式存在。

  增加了木卫二存在液态水的可能性

  由于距离太阳遥远,木卫二是一个冰冷的世界。低温条件使得在它形成时所处的环境中有较多冰物质,木卫二就由这些物质积聚而成,形成过程中密度较大的物质向下沉形成内核,而密度较低的物质,比如水则上升至表面。

  周礼勇指出,这些冰不仅仅包括水冰,可能也有其他挥发性物质,比如氨、甲烷,同样由于低温,使木卫二表面形成一层冰壳,厚度估计在几千米到几十千米之间。这厚厚的冰层下面藏着什么秘密,羽状物的喷发也许能够提供一些线索。但这是否可以作为木卫二存在液态水的确切证据?周礼勇表示,还不能这么说,此次观测结果大大增加了这种可能性。

  周礼勇同时指出,科学界广泛认为木卫二冰层下有液态的海洋,但缺乏直接证据,此次观测到的喷发,如果认为是冰下海洋由裂隙涌出,那就可以看作其存在的直接证据,但如果喷发是由冰层断裂、摩擦引起,则不能证明液态海洋的存在。

  有研究者指出,喷发原因是周期性的巨大潮汐力使该星球地下海洋的压力增大,使其液体从木卫二表面的冰缝喷涌而出。这种喷发是周期性的还是偶然现象,恐怕目前的观测还不能给出答案。周礼勇表示,如果喷发确实是因为潮汐作用引起的,那么我们就可以期待它重复发生。

  关键词:黏土

  撞击带来的无限可能

  12月11日美国宇航局宣布,伽利略项目收集的数据的研究显示,在木卫二表面发现了一种叫做层状硅酸盐的黏土型矿物,这种矿物的存在证明彗星或小行星曾经撞击木卫二。

  据报道,研究者分析了伽利略号探测器1998年拍摄的近红外图像,虽然这些图像按今天的标准而言精确度较低,但他们利用新技术从中发现了层状硅酸盐的存在。这些矿物质在木卫二表面形成一个直径40公里的断环,距一个直径30公里的陨坑中心约120公里远。研究人员推断,这个断环是由一颗直径1100米的小行星或一颗直径1700米的彗星撞击木卫二后溅出的物质造成。

  小行星或彗星被认为是有机质的载体,有机质的存在,使得生命成为可能。周礼勇告诉科技日报记者,其实这种撞击对于别的天体可谓“司空见惯”,但这是第一次在木卫二表面找到撞击的痕迹。

  由于木卫二近期的一系列发现,研究者呼吁向其发射着陆探测器,以进一步确定木卫二的成分。周礼勇表示,将来如果能有探测器抵近观察,详细分析这些化学成分,将是很有意义的工作。

  生命猜想

  寻找地外生命应保持开放心态

  一直以来,许多研究者坚信木卫二是太阳系中除地球外最有可能存在生命的星球。天文学家认为,它的冰层表面之下有海洋存在,由于潮汐力的热量使其保持液态,而这片海洋中可能存在生命。发现木卫二上粘土性物质的研究者称,在木卫二的表面发现与这类彗星相撞的残留物可能为我们在该星球寻找生命开启新的篇章。

  对于木卫二可能存在的“海洋生命”,周礼勇表示,地球上“万物生长靠太阳”,几乎所有生命体都直接或间接地从太阳获得赖以生存的能源。倘若木卫二冰盖下的海洋中有生命体,它们的能量来源是什么?但他同时指出,地球上一些极端环境之下也发现了生物,“所以,谁知道呢?对于地外生命的探索,我们还是应该保持开放的心态。”周礼勇说。

  卫星链接

  土卫二南极地区“喷泉”有90余处

  土卫二是一颗非常特别的卫星,在几年间的一系列近距离飞越考察过程中,美国宇航局的卡西尼探测器确认在这颗星球的南极地区存在巨大的水汽“喷泉”, 这些喷流从错综复杂的冰壳裂隙中喷出,可能暗示着其地表下方存在一个巨大的地下海洋。

  科研人员指出,在土卫二的南极地区有超过90处不同大小的喷泉,不断喷射出水汽,冰晶粒子和其它有机化合物。经卡西尼探测器探测,其喷出的物质中除了水和有机物之外还有盐分,并且盐分的浓度和地球上海洋中盐分的浓度水平相当。

  对土卫二南极地区的这些裂隙进行的热测量显示这里的温度约合零下84摄氏度。研究人员相信,这颗小小的卫星由于有了这个地下海洋,有机物质和能量源,它将有可能拥有和地球上类似环境中生存的相似的生命形式。

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