逍遥学能 2016-04-22 08:31
土卫二艺术概念图。
近日，日本研究机构与欧美团队在土星的二号卫星——土卫二上发现存在热水的环境。据称，这是人类首次在太阳系中发现存在于地球之外的可供生命存在的环境。
美国宇航局卡西尼号太空探测器的天体物理学家宣布，土卫二的南极有温暖的海洋，有热液活动。他们是通过分析土星最外围环上的尘埃粒子去估计土卫二海洋的温度、盐度和近似PH值。土卫二南极的间歇泉是土星最外围环上材料的主要来源。在卡西尼号质谱仪的帮助下，他们发现这些尘埃纳米粒子主要由盐构成，它们都是喷射的间歇泉盐水蒸发后的产物，这些粒子显示土卫二上有温暖的海洋。
目前，土卫二已成为一个吸引众多科学家探寻地外生命的目标星球，它具备了产生生命的三大条件：持续的热源、有机物和液态水。有分析认为，土卫二是太阳系内最有可能孕育生命的星球。而已发现的可能存在海洋的星球还包括土卫六、木卫二和木卫三。
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首份明确证据证明土卫二地下有海洋
土星的二号卫星——土卫二是土星的第六大卫星，直径约500公里，围绕土星运转，其中心为岩石。土卫二的表面几乎能反射百分之百的阳光，且距离太阳遥远，因而极为寒冷。表面被厚厚的冰层所覆盖。研究团队发现，在土卫二南极附近的地下存在海洋。美国宇航局的卡西尼号太空探测器则为科学家提供了首份这样明确的证据。
“土卫二有一个地下海洋，且有明显的地质活动。而这些新的发现又使其存在适合生物生存环境的可能性进一步增加。”宇航局华盛顿科学任务指挥部宇航员、副主管约翰·格伦斯菲尔德说。研究显示，土卫二“地下海洋”的海底可能是硅酸盐岩石，这意味着此地环境适合复杂的化学反应，包括那些可能创造了类似早期地球环境的化学反应。
更为重要的是科学家宣布土卫二的南极有热液活动。据悉，热液活动是一种自然现象，通常发生在地球的海洋中，当海水渗透到岩层地壳中并发生反应后，会被加热成富含矿物质的溶液。而此次是人类首次在冰冻卫星上发现这类活动的明确迹象。
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土卫二海底有可能存在生命栖息地
另外，研究团队发现，海水不时喷向太空，喷出的海水中含有碳等生命形成所必须的元素。发表在近期《地球物理研究通讯》上的一篇文章指出，热液活动可能是土卫二南极地区爆发的气体冰粒羽冠中甲烷的两大源头之一。之前由卡西尼号进行的采样结果表明，这些羽冠中甲烷的含量相当高，为了找出原因，来自法国和美国的科学家进行了广泛的模拟，从而得出了这一结论。
研究小组发现，这个卫星的高压海洋里会形成一种被称为包合物的冰冻物质，它能够把甲烷分子束缚在水冰的晶体结构中。模拟表明，这种过程能够使海洋中甲烷的含量明显减少，所以研究人员必须对羽冠中存在的丰富甲烷作出解释。
文章的作者认为，很可能是因为热液活动促使海洋中的甲烷达到超饱和。这只需甲烷产生的速度快于它转变成包合物的速度就可以。
2009年，研究人员报告说在土星的一个著名的光环中发现了盐粒，而这个光环便是由来自土卫二的喷泉微粒所形成的。如今，研究团队确定了这些微粒不但含盐并且含有二氧化硅。这意味着热泉现在非常活跃，而且并非仅仅是在过去的某一时刻曾经存在。
研究人员认为，含硅微粒是部分岩石成分在高温水中溶解后又急剧冷却时出现的。在土卫二上，硅石微粒很可能从热泉中沉淀析出，随后被冻结的液滴所捕获并从海底向上升起。它们作为羽状物的一部分向上喷出，最终落入环绕土星的轨道中。而还有一些则从那里逃入太空，就像“卡西尼”号探测器所观测到的那样。
博尔德市空间科学研究所行星科学家卡罗琳· 波尔科表示，新的发现是有关土卫二的海洋中到底正在发生着什么的另一条线索。“它告诉我们在土卫二的海底有可能存在生命栖息地——地球上存在的生物也有可能存在于土卫二上。”
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10年前就发现土卫二有活跃的地质活动
卡西尼号太空探测器首次发现土卫二上有活跃的地质活动是在2005年，那年卡西尼飞越土卫二时的勘测资料显示其表面存在着碳、氢、氮和氧气，这些有机物质被认为是孕育生命的必要元素。当时，卡西尼还发现土卫二南极分布着一些被称作“虎纹”的平行条带状地貌，并有冰屑间歇泉喷出，科学家因此猜想土卫二可能有一个“地下海洋”。此外，土卫二还具有一个沸腾的熔化岩石内核，为孕育生命体提供适宜的环境温度。波尔科曾表示，如果这个地表温度低至零下200摄氏度的星球上存在液态水，其地下就可能存在热源。
在2010年至2012年期间，天文学家再次利用卡西尼3次近距离观测土卫二获得的数据，分析确定了土卫二的引力场。研究发现，土卫二的引力场存在“引人注目的不对称性”，其中南极的引力较弱，但又大于根据其地形计算得出的数值。他们认为，“起到弥补性作用”的是南极表面下的液态水，因为水的密度大于冰，形成的引力也大于冰。
2014年的引力科学成果也同样强烈暗示，在土卫二厚达30至40公里的冰壳下，隐藏着一个深约10公里的海洋。也就是说，土卫二的海洋被夹在数十公里厚的冰层与地核之间。
参与研究的加州理工学院教授戴维·史蒂文森说：“这说明海洋的面积与地球上的第二大湖苏必利尔湖相当甚至更大。”
据了解，行星科学家波尔科与其他研究人员已向美国宇航局递交了一份提案，建议开展一项“土卫二生命探测器”任务，即发射一架在土卫二的羽状物中寻找有关生命的化学迹象的探测器。