土衛二的冰下海洋剛好在適合孕育生命的年齡

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 27 日 0:00 | 分類 天文 follow us in feedly


土星衛星之一的土衛二(Enceladus)的地下海洋在許多方面似乎都很適合居住,現在又有一篇新研究論文指出:它的年齡也剛好適合讓生命生存。那麼,土衛二的地下海洋可能發展出生命嗎?

土衛二不大,但冰質地表下有全球性的液態水海洋,科學家以前就推測它黑暗的海洋深處是否有任何活物?卡西尼號太空船(Cassini)飛掠土衛二過程中,探測到地下海洋很可能類似地球的鹹水海洋,含有大量有機分子,且海洋底部很可能有如同地球海底火山或海底溫泉一樣的熱液活動(hydrothermal activity)。

這些都是「適居」的訊息,現在美國航太總署(NASA)哥達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)科學家 Marc Neveu 等人又再增添一個土衛二海洋適居的證據:土衛二地下海洋估計目前約 10 億歲,天文生物學家認為這是生命開始發展與演化的最理想年齡。如果海洋太年輕,就無法將不同元素充分混合以產生生命基石;反之,如果海洋太老,則這些生命誕生演化所需的化學過程可能已經停止了。

Neveu 等認為,土衛二海洋已達到平衡狀態,也就是說:提供支持生命發展演化的化學反應應該不再發生了。這是因為,他們分析卡西尼號觀測資料後,建立了 50 個土衛二海洋模擬狀態。這些模擬包含土星衛星軌道和土衛二內部岩石的放射性等細節,以及他們對土衛二年齡與何時形成的估計。

這些模擬中,有一個最佳模擬幾乎重建了已知的土衛二海洋狀況,也就是土衛二海洋約 10 億歲的模擬。可是這只是「幾乎」,並沒有「完全」重現。所以 Neveu 等仍然謹慎以對,必須將鹽分影響考慮進去,不然海洋可能已重新凍結了。因此他們的下一步就是改善模擬模型,希望海洋年齡能估計再精確點。等到這些都確認,才有實際去土衛二海洋尋找生命是否存在的根據。

其實,土衛二冰殼下有海洋這件事震驚了所有行星科學家,因為土衛二很小,表面又很冷,通常這類天體並不很活躍,只是個岩石和冰的死寂世界。卡西尼號飛掠土衛二南極時發現有冰噴泉從冰殼縫隙向太空噴出形成的羽狀結構,分析噴出的水汽、冰粒、鹽、甲烷和各式各樣複雜有機分子後,科學家推論土衛二冰殼下有含鹽的液態海洋。

卡西尼號也發現海洋底部正在發生熱液活動的證據,在海床上有俗稱「熱點」(hotspot)的熱液噴口(hydrothermal vent)。熱點所在處能提供生物所需的熱和能量,否則水溫過低,生物無法生存。地球也有類似熱液噴口,附近海域蘊養各式各樣生物。那麼,土衛二海床的熱液噴口也是這樣嗎?有待 2020 年代,新的太空任務抵達土衛二實際探查,進一步研究,才會知道答案。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA