第238章 甲烷海洋
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兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中,一個(gè)月又過去了,轉(zhuǎn)眼已經(jīng)入冬,偶爾華楓和云夢(mèng)出去的時(shí)候是可以看得到極光的,這倒是給這所建在阿拉斯加的地下學(xué)院增添了不少浪漫的色彩。 華楓看到據(jù)“卡西尼”號(hào)太空探測(cè)器2012年9月26日所拍攝的一張雷達(dá)照片顯示,該河谷流經(jīng)土衛(wèi)六的北極,最后流入位于該地區(qū)的麗姬亞海(ligeia a e),長(zhǎng)度約有400公里,這是人類首次在地球之外發(fā)現(xiàn)如此龐大的“水系”。此外,由于整條河流呈暗色,所以科學(xué)家推斷河谷里流著的可能是液態(tài)烴。 “土衛(wèi)六是我們所發(fā)現(xiàn)的除地球之外唯一一個(gè)表面存在穩(wěn)定液態(tài)物質(zhì)的星體,”nasa噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的雷達(dá)項(xiàng)目小組負(fù)責(zé)人史蒂夫·沃爾介紹說“這張圖片讓我們看到了存在液體循環(huán)的土衛(wèi)六‘雨水’在其表面降落后隨河流注入湖泊和海洋,在那里‘雨水’會(huì)被蒸發(fā),然后再次開啟新的循環(huán)。”在地球上,液體指的是水,而在土衛(wèi)六,液體則是甲烷,不過這二者都對(duì)星體表面的幾乎所有的天氣現(xiàn)象有影響?!?/br> “卡西尼”號(hào)探測(cè)器是“卡西尼惠更斯任務(wù)”的一部分,該任務(wù)是nasa、歐洲航天局和意大利航天局的一個(gè)合作項(xiàng)目,主要目的是對(duì)土星系進(jìn)行空間探測(cè)?!翱ㄎ髂帷碧?hào)探測(cè)器于1997年發(fā)射升空,在2004年抵達(dá)目的地,開始環(huán)繞土星飛行,并對(duì)土星表面及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場(chǎng)進(jìn)行深入考察。2005年,“卡西尼”號(hào)開始對(duì)土衛(wèi)六的表面和大氣狀況進(jìn)行探測(cè),并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回地球。 土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星,約比月球重80,同時(shí)是人類所知的唯一一個(gè)擁有較厚大氣層的衛(wèi)星。 2015年1月26日消息,據(jù)媒體報(bào)道,美國(guó)天文學(xué)家在土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)了一座1000米高的休眠冰火山,它的四周被巨大的沙丘環(huán)繞,旁邊還有一個(gè)約1200米深的火山口。此座冰火山是科學(xué)家迄今為止在衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)的最大的冰火山,并被天文學(xué)家命名為“sot a”。 據(jù)悉,地球內(nèi)部的熔巖穿過地球外殼噴發(fā)而出時(shí)就會(huì)形成火山噴發(fā)。而土衛(wèi)六的地表下面有一層厚厚的冰層,太陽系極端的溫度造就了土衛(wèi)六上堅(jiān)硬的冰層,如果土衛(wèi)六內(nèi)部持續(xù)出現(xiàn)高熱量,那么冰層就會(huì)變成密度小的融冰,隨之就會(huì)噴發(fā)而出形成冰火山噴發(fā)。 科學(xué)家介紹,“sot a”與其他衛(wèi)星上的冰火山噴發(fā)時(shí)釋放出的噴發(fā)物相似,即都會(huì)噴發(fā)出大量的熾熱融冰和氣體。土衛(wèi)六大氣層中的甲烷氣體會(huì)被10億英里以外的太陽光分解,如果沒有資源能夠及時(shí)對(duì)甲烷氣體進(jìn)行補(bǔ)充,所有的甲烷氣體都會(huì)在幾百萬年后消失。但類似“sot a”冰火山卻能夠提供類似的資源,它在爆發(fā)時(shí)會(huì)釋放出甲烷和乙烷等氣體??茖W(xué)家推測(cè),土衛(wèi)六每1000年就會(huì)有像“sot a”一樣的冰火山噴發(fā),這樣就會(huì)為土衛(wèi)六的大氣及時(shí)補(bǔ)給甲烷氣體。科克表示,這個(gè)發(fā)現(xiàn)可以很好的解釋為何外行星的大氣中富含甲烷氣體。 美國(guó)宇航局發(fā)布的新聞稱在土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)了冰下海洋,總蓄水量甚至比地球還多,我們有理由相信在土星龐大的衛(wèi)星群中還擁有更加奇特的衛(wèi)星。 土衛(wèi)六就是一顆頗有爭(zhēng)議的衛(wèi)星,此前科學(xué)家在土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)了風(fēng)的痕跡,這暗示土衛(wèi)六上的液態(tài)烷烴海洋表面可能出現(xiàn)波浪,相比較土衛(wèi)二而言,土衛(wèi)六簡(jiǎn)直是太陽系內(nèi)惡劣的星球之一,雖然土衛(wèi)六上沒有液態(tài)水,但科學(xué)家仍然想知道其烷烴海洋中是否存在生命。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的大氣壓力是地球的15倍,但引力環(huán)境卻比較弱,如此低的引力卻能夠保持濃厚的大氣確實(shí)是一個(gè)奇跡。 根據(jù)卡西尼土星探測(cè)器的數(shù)據(jù),土衛(wèi)六大氣令人窒息,擁有95的氮?dú)夂?的甲烷,因此土衛(wèi)六的大氣是不能呼吸的。如果你有幸抵達(dá)土衛(wèi)六的表面,那么可能不需要穿著加壓太空服,由于15倍的大氣壓力比較接近地球的氣壓,你只要借助呼吸面罩和防寒宇航服即可。 在土衛(wèi)六的表面看天空,幾乎滿眼都是土星的影子,大約三分之一至二分之一的天空都被土星的身影填滿,十分科幻。土衛(wèi)六的引力大約是地球的14,僅僅比月球的引力場(chǎng)弱一些,表面平均溫度能夠到達(dá)零下290華氏度,大約為零下179攝氏度。土衛(wèi)六也是一顆被潮汐鎖定的衛(wèi)星,其一面永遠(yuǎn)朝向土星,這與我們的月球一樣,只有一面朝向地球。 土衛(wèi)六是太陽系內(nèi)極少數(shù)擁有表面液態(tài)物質(zhì)的天體,科學(xué)家認(rèn)為液態(tài)烴海洋中可能存在生命,康奈爾大學(xué)的研究人員甚至模擬出一種能夠在土衛(wèi)六海洋中生存的生命,它們以甲烷為能量來源。不過土衛(wèi)六上是否存在外星生命還需要實(shí)地考察,如果有一天探測(cè)器能抵達(dá)土衛(wèi)六的烷烴海洋下方,或許能夠確認(rèn)這里是否有生命。 據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道,在過去30年里,科學(xué)家已知道一種叫做索林斯(tholi s)的復(fù)雜碳化合物存在于彗星和太陽系其他行星的大氣層中,理論上,索林斯可以與水進(jìn)行叫做水解的化學(xué)反應(yīng),從而制造出類似于地球早期階段的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)。 在地球上,復(fù)雜有機(jī)分子被認(rèn)為是生命形式出現(xiàn)的早期階段,比如被稱為生命起源前的混合物。土衛(wèi)六是土星最大的一顆衛(wèi)星,它主要是由冰物質(zhì)構(gòu)成的。許多冰在隕星碰撞或地下活動(dòng)中可能融化,生成“冰火山”噴射出包括混合氨氣和水的“巖漿”。 是否形成于土衛(wèi)六大氣層中的索林斯通過隕星碰撞或冰火山與液態(tài)水臨時(shí)性反應(yīng),在水凍結(jié)之前生成潛在的生命起源前有機(jī)分子?沒有科學(xué)家可以準(zhǔn)確地進(jìn)行解釋。 美國(guó)亞利桑那州大學(xué)行星科學(xué)系研究生凱瑟琳·尼什在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了為期多天的研究,她在近冰凍溫度條件下通過水解形成類似索林斯的物質(zhì)。她將這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在《天體生物學(xué)》雜志上。 暴露在土衛(wèi)六上的液態(tài)水被認(rèn)為持續(xù)存在數(shù)百至數(shù)千年,像這樣的固態(tài)冰融化成液態(tài)水的反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生。很可能類似這樣的反應(yīng)同樣發(fā)生于早期地球。 在實(shí)驗(yàn)室里,尼什在低溫放電狀態(tài)下將5甲烷和95氮混合形成類似索林斯的一種有機(jī)混合物質(zhì),她將這種索林斯樣本融解在水中,然后放置在40攝氏度水環(huán)境中避免出現(xiàn)冷凍,進(jìn)而測(cè)量其水解混合的比率。結(jié)果顯示,10索林斯形成了有機(jī)混合物,它與水中的氧發(fā)生反應(yīng),形成了復(fù)雜的有機(jī)分子。 當(dāng)尼什的研究報(bào)告發(fā)表在科學(xué)期刊上時(shí),她的理論也遭到了批判。瑞塞勒理工學(xué)院研究員教授詹姆士·費(fèi)里斯從事土衛(wèi)六大氣層化學(xué)性質(zhì)研究許多年,他指出尼什的研究存在著“缺陷”,其原因是她使用放電方法形成索林斯,然而土衛(wèi)六大氣層很可能是通過紫外光線和帶電輻射粒子形成索林斯的。 費(fèi)里斯使用紫外光線混合了類似土衛(wèi)六大氣層中的氣體進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),他說,“放電所形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紫外線光分解不一樣,因此其水解時(shí)間也完不相同。許多光化學(xué)進(jìn)程形成的碳?xì)浠衔锊⒉慌c水發(fā)生反應(yīng)?!?/br> 尼什對(duì)此作出反應(yīng),她指出,電子或等離子的釋放意味著模擬帶電粒子的交互作用。她贊同費(fèi)里斯所說的紫外光線輻射形成索林斯更像土衛(wèi)六大氣層中的薄霧。但是她認(rèn)為這樣形成的化合物多數(shù)不與水發(fā)生反應(yīng)。 她承認(rèn)自己的研究工作并不是理想的呈現(xiàn)土衛(wèi)六大氣層的化學(xué)特性,她說,“形成在低壓狀態(tài)下的索林斯要比高壓狀態(tài)下更像土衛(wèi)六薄霧,你可以在低壓狀態(tài)使用紫外光線制造索林斯,但不能在低壓狀態(tài)下使用等離子釋放制造索林斯。我們實(shí)驗(yàn)所需的大量索林斯必須通過放電技術(shù)來制造,通過紫外光線光分解只能生成一小部分。” 尼什的這項(xiàng)研究并不能完整地表現(xiàn)出土衛(wèi)六行星的化學(xué)性質(zhì),該研究表明類似的化學(xué)反應(yīng)在液態(tài)水環(huán)境中可生成顯著數(shù)量的有機(jī)混合物。在土衛(wèi)六表面,生命起源前分子可能存在于碰撞隕坑和冰火山的融化水中,類似這樣的進(jìn)程很可能發(fā)生于地球早期生命孕育階段,那時(shí)的早期地球大氣層還未出現(xiàn)顯著數(shù)量的氧氣。 土星的大衛(wèi)星土衛(wèi)六擁有太陽系中神奇的表面環(huán)境,充滿液態(tài)甲烷和碳?xì)浠衔锏氖澜缈赡艽嬖谟腥さ纳?。美?guó)康奈爾大學(xué)天體生物學(xué)家和化學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六在許多方面是地球的孿生兄弟,土衛(wèi)六是太陽系最大的衛(wèi)星,比水星還大,表面的大氣壓力比地球要高一點(diǎn),而且也有大氣。更重要的是,土衛(wèi)六時(shí)太陽系除地球外唯一一顆擁有表面液態(tài)物質(zhì)的星球,卡西尼探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六上的湖泊和河流,甚至在土衛(wèi)六的極地地區(qū),科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)最大的湖泊。 土衛(wèi)六大氣中存在復(fù)雜的有機(jī)分子,科學(xué)家認(rèn)為這是生命的基石,于是科學(xué)家猜想土衛(wèi)六的液態(tài)甲烷世界中可能有怪異的生物,比如能夠在零下180攝氏度的環(huán)境中生存,利用液態(tài)烷烴作為能量來源。 這一猜想的根據(jù)來自卡西尼探測(cè)器對(duì)土衛(wèi)六的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)液態(tài)甲烷的環(huán)境有可能出現(xiàn)奇怪的生物,康奈爾大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn),磷脂分子的形成是地球生命出現(xiàn)的重要一個(gè)步驟,而土衛(wèi)六的環(huán)境有助于磷脂分子的出現(xiàn)。 土衛(wèi)六上如果存在生命,那幾乎肯定是擁有細(xì)胞膜的細(xì)胞個(gè)體,卡西尼號(hào)飛船數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六大氣中存在非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),丙烯腈可能是土衛(wèi)六生命細(xì)胞膜中的基礎(chǔ)物質(zhì),目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以在土衛(wèi)六的環(huán)境下模擬產(chǎn)生此類物質(zhì)。因此丙烯腈膜可能是土衛(wèi)六生命的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),計(jì)算化學(xué)仿真結(jié)果表明其能夠適應(yīng)土衛(wèi)六上的環(huán)境。為了進(jìn)一步證明土衛(wèi)六是否存在生命,我們應(yīng)該派遣一艘探測(cè)器前往土衛(wèi)六的甲烷海洋,或許這是最直接的證明方式。 。