木卫二寻找生命的踪迹 太阳系的冰封世界

　　【奇闻快递】8月1日消息，当人类在宇宙深处探索其他生命的踪迹时，同在太阳系的木卫二也为人类带来了一些惊喜。它在许多方面和地球相反;但同时又是最有希望找到生命的地方之一。木卫二之所以那么热门，原因就在它自己身上。

　　人们仿佛已经看到了太空探险的未来，它看上去就像一个布满棕色条纹的台球。是的，那就是木卫二。这个神秘的世界是个直径3122公里的白色小球，通体光滑。

　　木卫二之所以不像地球，是因为它确实一点儿都不像地球：木卫二是一个冰球。冰的板块取代了漂浮的大陆，咸水海洋取代了地幔，水汽喷流取代了火山。冰层活动引发地震，导致表面破裂，混浊的海水因此涌出，形成棕色条纹。

　　用一个地球人的眼光来看，木卫二彻底搞错了。坚壳在上，海水在下。但如果用外星生命的眼光来看，也许这样刚好。在这冰封的外壳下，木卫二拥有两倍于地球的水。天体生物学家把水称为生命的第一要素;然而木卫二却几乎要在水中溺毙。在它的冰线以下，有着与南极相似的环境。而在它的海底，也许存在自成体系的热液喷口。与此相似的环境在地球上总是生机勃勃。

　　大部分由冰构成的物质会升华，在没有风、没有雨的地方形成一种奇特的天气现象，进而改变地貌。

　　不但如此，木卫二上的水还能够挣脱冰层的封锁。2013年末，在哈勃太空望远镜的记录中，木卫二南极附近出现了一个巨大的水汽喷流，由此引发了广泛的讨论。木卫二的轨道略呈椭圆，因此在强大的木星引力作用下，它无法摆脱被蹂躏的命运。引力的拖拽导致它不断变形，在内部产生剧烈的摩擦，由此带来的热量足够它在冰壳下维持一个温暖的海洋。喷流的存在也暗示，冰壳内的裂缝，会因这种变形而时开时合，所以水才会间歇性地喷出。

　　如果喷出的是海水，那么其中就可能会有水生物的踪迹。如果它们喷得足够高，那么人类的探测器应该就能穿越这些物质，进行生化探查。

　　这就是为什么今年二月份在NASA阿姆斯研究中心举行的“外行星评估小组(Outer Planet Assessment Group)”会议上，人们会对木卫二倾注那么大的热情。这个定期举行的会议议题就是这些“冰封的世界”，会议的规模大约在人山人海的“苹果电脑世界博览会(MacWorld expo)”和黑胶唱片展览之间。与会人士中既有真正的“信徒”，也有菜鸟。他们纷纷展示新科技，分享新观点，研讨雄心勃勃的探险计划。即便是点滴的新数据，也会让他们增强信念。他们认为，人类寻找外星生命的最好去处应该是木卫二，而非火星。在木卫二上发现的喷流，又给这些专家打了一剂强心针。当瑞典皇家理工学院的Lorenz Roth通过模糊不清的电话作报告，讲述最新的研究进展时(唉，还是不够幸运)，人们在房间里屏声静气地聆听。

　　另一条消息同样重要，那是五个月前宣布的一个发现：木卫二存在着与地球相似的板块构造，这在地球以外的行星上是独一无二的。板块学说描述的是天体外壳的运动，及其与内部的相互作用和循环机制。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的Louise Prockter也参与其中，他曾一张张地重建伽利略探测器1995-2003年期间围绕木星飞行时拍摄的老照片。

　　Prockter说，木卫二外壳的运动会导致两个重要结果。暴露在阳光下的冰层，会被这样的循环带入黑暗的海洋，进而为海洋补充营养。同时也会把海洋内的物质带到表面。人们可以从中搜寻来自木卫二内部的线索，而无需在冰上钻洞。

　　在诸如此类发现的推动下，人们对木卫二的崇拜已经超越了这个会议。今年六月，NASA宣布将研制探测器，计划于2020年代前往木卫二，进行细致的研究。一个成功的探测任务，不但能够把人们的兴趣投向木卫二这个不可思议的冰海世界，同时还有助于科学家对那些冰封的世界在总体上进行了解。空旷浩瀚的外太阳系，遍布着冰封的卫星、矮行星和庞大的小行星，假如木卫二模式能够在它们身上重现，那么它们之中就可能会有不少所谓的宜居世界。其他恒星周围也可能存在着大量类似的天体。因此当我们把这些新的想法结合在一起后，就不难想像，银河系内可能存在着数千亿个这类对生命友好的“冰柜”。

　　但是我们也不能说，这些令人目眩的推断已经表明科学家掌握了木卫二的运作机制。木卫二依然是一个满是疑问的巨大冰球。

　　人们对木卫二表面所知的一切，几乎都来自NASA的伽利略探测器。这个探测器1995年到达木星，在为期八年的任务期间，为木卫二的大部分表面绘制了地图。但是分辨率却不高，每个像素大约只对应1.6公里。今天最好的火星照片，已经能够呈现地表0.9米内的特征。霍普金斯应用物理实验室的Elizabeth “Zibi” Turtle许诺，未来木卫二探测器上的相机分辨率会与此相当。但在那以前，我们拥有的地图仍然看不出1.6公里以下的任何东西。科学家要做的事情还很多。

　　此外，在基本层面上，行星科学家仍然不清楚在这样的冰封世界里，地质学(或者应该叫“冰河学”)的运作机制是怎样的。要知道，在那里，冰并不是简单的冰。NASA喷气推进实验室未来木卫二探测器任务科学家、扎着马尾辫的Robert Pappalardo讲述了这其中的复杂性。木卫二赤道地区最温暖时，表面温度大约是摄氏-134度;而在两极地区，温度常年低达摄氏-223度。在这样的环境下，水和石头没什么两样，冰的凝固是永久性的。冰的开裂、折断和破碎等特性和岩石一般无二。不过即便在如此极端的低温环境里，位于表面的冰仍然能够升华——直接从固体变成气体——而这种特性是岩石所不具有的。大部分由冰构成的物质会在色泽较暗、温度较高的地区升华，在色泽明亮、温度较低的地方凝固聚集，在没有风、没有雨的地方形成一种奇特的天气现象，进而改变地貌。

　　在木卫二表面上，还有许多其他情况也在同时发生。木星有一个强大的磁场，它的卫星要经受这个磁场带来的辐射轰炸：它们接受的辐射量平均每天大约有500雷姆。很显然，在如此强大的辐射下，人一个小时也无法坚持，二十四小时内必将死去。有机分子会被辐射迅速破坏，因此我们要在那里搜寻生命，将面临极为复杂的局面。而与此同时，很多其他的复杂化学成份会在这种环境中产生。JPL实验室最新的研究结果表明(5月宣布但未发表)，木卫二条纹之所以拥有色彩，可能就是因为海盐在其表面经受了辐射。这些东西连同其他的分子片断，以及彗星带来的有机物，能够通过冰层循环进入海洋，为生命提供能量。而地下海洋能够为所有生命体提供良好的保护。

　　假如外星人在木卫二海洋里游泳，但是无人能够看到，那它是否真的存在?

　　木卫二冰壳的运动同样也充满着谜团。Pappalardo解释说，在一个冰封的世界，水相当于地表下方的岩浆和炽热岩石，但是问题又来了，冰和岩石并不是一回事。温暖的冰会变软，基本上处于泥泞的状态，它们在高压之下，会缓慢地流动。在厚达16至24公里(或多或少，这又是一个木卫二探测器要去探查的谜)的外壳内，可能存在着既复杂又整体的循环模式。那里可能有与下方海洋隔绝的封闭水体。木卫二表面的喷泉也许并不是直接来自下方的海洋，而是这些地下湖泊。正如地球南极洲的沃斯托克湖那样。

　　会议对冰的循环争论不休，引发了各种讨论，还把范围扩展到了其他冰封的天体身上。乔治亚理工学院的Britney Schmidt对木卫二拥有整体而活跃的地质(或冰河)现象这一说法表示怀疑。假如物质不能在表面和海洋间循环，那木卫二就是个完全封闭的世界。生命无法从接近表面的上方获得新鲜化学物质。假如它们仍然能够以某种方式幸存，那么我们只能在冰上凿洞，否则永远都不会知晓。多位学者建议，如果想获得有价值的线索，那么着陆器是必须的;还有人反复强调，可以发射一个撞击器——本质上就是个高速保龄球——通过撞击木卫二表面，来砸出深埋在地表下的微生物。

　　针对木卫二海洋的讨论更为深入。假如实验没错，木卫二表面的条纹真的是盐，那么这个海洋应该富含矿物质，这个海洋中的海水能够和海床上的岩石起反应。这种反应，应该是由热液喷口促发的，而这些热液喷口的能量，来自木卫二的内部。生命应该能够从这些喷口中汲取化学能。但是那里究竟存在多少这样的热液喷口?生命是否能够在氨基酸和盐类的协助下产生?海中到底有多少有机物?到目前为止都还没有答案。

　　我们何时能够获得这些问题的答案，亦或我们究竟能否找到这些问题的答案，取决于木卫二的外部能够为我们提供多少它内部的信息。会上的讨论时常会变成存在主义哲学辩论：假如外星人在木卫二海洋里游泳，但是无人能够看到，那它是否真的存在?

　　对木卫二抱有信心者，长久以来都希望能够有探测任务来一扫所有争论，至少能够有确凿的数据可以说明问题。但是这样的等候既让人期待，也让人失落。NASA 1999年曾给木卫二轨道器开绿灯，但是2002年又把它砍掉。之后还驳回了一个更有野心的提议——核动力冰封木卫轨道器，这个不可思议的计划最终在2006年被取消。和ESA的联合任务也没走多远，尽管欧洲人已经在推进他们的那部分，打算在2030年向另一个冰封的卫星——木卫三发射探测器。

　　OPAG成立于2004年，是一个支持者团体，目的是确保他们的想法和努力能够得到应有的尊重。这次事情看起来有了转机。国会已经通过了木卫二探测的预算。NASA也同意研制一系列的仪器，并指定了学者负责人。这个月NASA在新闻稿中称这个任务已经“出发”。接踵而来的好消息，已经足以让那些木卫二专家在山景城的“机智”酒吧聚会。精疲力竭但又活力无限的Pappalardo提议大家举起装满加州红酒的酒杯，为抵达木卫二而干杯!

　　这个探测器可能会搭载一枚着陆器。国会成员和欧空局局长也都表示乐见此事。虽然资金还没有，但Adam Steltzner——这位有能力让两吨重的好奇号在火星安全着陆的工程师保证，从技术角度来讲，设计一枚装有火箭发动机的小探测器，并让它在木卫二表面软着陆并不是什么难事。它可以在那里钻洞，寻找没有被木星辐射破坏的有机物。

　　不过在这次任务中，我们可能看不到NASA网页上那种酷酷的木卫二潜艇。在南极的沃斯托克湖里探测已经足以让人生畏，要钻透至少16公里厚的木卫二冰层，遥控探测异星海洋更无从着手。所以它目前还难以获得NASA的经费。

　　不过没关系。即使只有基本款的探测器，我们还是可以用它来获得大量信息，并从这些信息中获知木卫二的运作机制，以及生命存在的可能性。假如传来的消息如人所愿令人兴奋——那么这次探测更会大力推进未来对土卫六、土卫二等类似天体的探险。同时也会改变在其他恒星周围寻找宜居世界的方式。到目前为止，天文学家的大部分注意力还是被那些与地球类似的行星吸引着，但那里并不一定是大部分生命的活动场所。也许宇宙中的大部分生命是被封存起来的，那里很安全，但是无人知晓。它们深藏在冰下。

　　无论木卫二是否是外星生命的家园，这个冰封的卫星都可以告诉我们关于生命、关于生命栖息地的更多含义。