海洋工程

地外海洋外星生命的摇篮

 

谷神星的剖面图(蓝色部分为地下海洋)

地球生命在宇宙中是孤独的吗?随着越来越多的地外海洋的发现,科学家相信外星生命是可能存在的,因为海洋是生命之源。所谓“地外海洋”,是指地球之外其他星球上的海洋。海洋中的液态分子可以溶蚀和改造岩石,从而为外星生命的起源和演化提供丰富的营养物质。

谷神星 陨石坑中的神秘亮斑

在太阳系内,除了我们熟知的大行星外,还有不少小个头的星球。它们有50万颗以上,主要位于火星和木星轨道之间的小行星带。在小行星带众多的星球中,谷神星是最令人瞩目的一个,因为它的直径约945千米,是小行星带中的大个子,其质量占了小行星带

总质量的1/3。与行星带中的其他天体相比,谷神星实在太另类了,因此科学家将其从小行星中划分出来,归类为矮行星。

2015年3月,美国发射的“黎明号”探测器成功进入环绕谷神星的轨道,并对谷神星进行了超过3年的探测,离谷神星地表最近时其高度只有35千米。在探测期间,“黎明号”取得了一项重大发现——谷神星的奥卡托陨石坑中分布着一些神秘亮斑。科学家通过分析“黎明号”收集的重力数据,弄清了陨石坑内部和周围的重力变化,再结合电脑模拟,推算出谷神星存在地下海洋的结论。

科学家用电脑还原了谷神星亮斑的形成过程:2000万年前,一颗巨大的陨石袭击谷神星,砸出了奥卡托陨石坑。这次袭击导致谷神星的地表被砸破,形成了无数条裂缝,地下海洋中的冰冻咸水喷涌而出,形成奇特的“冰火山”奇观。数万年后,咸水不再喷出,水汽逐渐蒸发出来,留下大片白花花的盐层,这就是“黎明号”所“看到”的亮斑。如果谷神星地下海洋中存在生命的话,科学家希望在那些盐层中找到这些生命的化石。

木卫二 太阳系内储水最多

木卫二是木星的第四大卫星,它的直径为3100千米,比月球稍微小一点。木卫二距离太阳同样十分遥远,所以它的表面存在厚度达到100千米的冰层。隐藏在其冰壳下的海洋也很惊人,居然平均有50千米深,而地球上海洋最深的地方也只有10千米左右。因此,科学家认为木卫二上的储水量十分惊人,是太阳系内储水最多的星球。

由于木卫二的表面实在太冷了,科学家们原本认为木卫二不会孕育出生命。但是,木卫二不仅具有丰富的水资源,而且还拥有可以支撑生命存活的含氧气和水蒸气的大气层。更加令人欣喜的是,太空探测器还在木卫二表面发现了黏土,这是可以支持生命演化的重要物质。所有这些科学发现都意味着,木卫二上存在生命的可能性非常大。

科学家曾经认为,木卫二海洋中的主要盐分是硫酸钠。而哈勃望远镜的最新探测表明,木卫二冰冻外壳上可能存在氯化钠,而氯化钠也是地球海洋中盐分的主要成分。如果科学家能确认木卫二海洋中的主要盐分是氯化钠,那么木卫二海洋中就很可能演化出类似地球生物的生命。

土卫六 地下甲烷海洋

土卫六比火星小一点点,但是在土星的卫星家族中就显得异常大。它的尺寸是土星的其他卫星加起来的20倍大,和木星的4个大卫星的尺寸差不多。和它们不同的是,土卫六上有大气层,在其表面下还隐藏着一个奇异的液态甲烷海洋。

科幻作品中的外星海洋世界

“黎明号”小行星探测器探测谷神星。

土卫六具有甲烷冰质外壳。

海卫一上的冰火山

土卫六的表面极其寒冷,它的温度接近于绝对零度(-273℃),因此它的外壳是厚达数千米的甲烷冰层。而液态甲烷海洋就隐藏在这个冰壳下,那里的海面平静如镜,没有一丝波纹。虽然土卫六的表面很冷,但是它也会下雨,那里的甲烷雨下起来要比地球上的任何暴雨都要猛烈得多,下完后会形成不少甲烷湖泊。然后,经历长达10年的干旱期,那些液态甲烷会逐渐挥发成甲烷气体。在地球上,甲烷气体是我们日常所用燃气的主要成分。

如果土卫六上有生物生存的话,那么它们一定特别微小且顽强。在地球上,与土卫六上的甲烷海洋较为相似的水域是南极的沃斯托克湖。数百万年以前,这片湖就被封冻在冰层下,从那以后,它的液态深度就没有变化了。一个俄罗斯科学研究小组钻取了湖中的液体,发现其中只有构造十分简单的生命。

海卫一 液氮海洋中的硅基生命

海卫一的直径有2700千米,是海王星的卫星中最大的一颗。海卫一是太阳系中最冷的天体之一,其表面温度低于-233℃。因此,海卫一的外壳也是冰壳,只不过那不是水冰,也不是甲烷冰,而是罕见的氮冰。冰壳下是液态海洋,其主要成分是液氮。在地球上,液氮是有名的制冷剂,可以帮助人们储存和运输食物。

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