无需申请开户送68元彩-NASA探测生命的下一站——和地球环境最类似的“泰坦星”,灭霸的“故乡”有事实可依?

2020-01-10 10:04:08|

无需申请开户送68元彩-NASA探测生命的下一站——和地球环境最类似的“泰坦星”,灭霸的“故乡”有事实可依?

无需申请开户送68元彩,本文刊载于《三联生活周刊》2019年第28期,原文标题《下一站,泰坦》

“蜻蜓号”探测器将在2026年发射,预计于2034年到达泰坦进行探测。从沙丘到撞击坑到液态湖,“蜻蜓号”将会在泰坦致密的大气中飞行,对多个地点进行取样探测,寻找生命的痕迹。

主笔 苗千

除了地球之外,太阳系中是否还有生命存在?要解答这个问题,科学家只能按图索骥,从环境与地球最为类似的天体开始寻找。类似的环境中有可能发生类似的化学反应,从而产生出生命的萌芽。但是环境与地球类似的天体并不一定就容易到达。在太阳系内,与地球环境最为类似的天体并不属于八大行星之一,而是人称“泰坦”(titan)的土星卫星之一——土卫六。这个天体距离太阳极其遥远,自然也就没有如地球上一般明媚而充足的阳光,但是它以另外一种奇特的方式模拟了地球早期的自然环境,让科学家们对它寄予厚望。

从地球到泰坦绝非易事。泰坦距离太阳将近14亿公里,大约相当于地球与太阳距离的10倍。这样遥远的距离,即使是光信号从地球发出,到达泰坦也需要75分钟的时间。一个探测器从地球出发前往泰坦进行实地考察,这样的太空计划在几年前听起来像是天方夜谭,而如今正在一步步成为现实。一方面,技术的进步使得人类有能力发送越来越先进的探测器对遥远的天体进行实地考察,另一方面也是因为之前“卡西尼”探测器(cassini spacecraft)用了十多年时间孜孜不倦地对整个土星系统进行了详尽的探测,让人类对泰坦有了非常深入的了解,为实地探测打下了基础。

卡西尼探测器

在“卡西尼”之前,人类对泰坦的了解仅限于其表面被致密的大气层所包围,以及它的大致大小(实际上泰坦的大小超过水星,是太阳系中的第二大卫星。太阳系中的第一大卫星是木卫三,比泰坦大2%)。因为距离遥远,此前仅仅有三个人类的探测器——先驱者11号(pioneer 11)和旅行者1号、2号(voyagers)曾先后飞临泰坦,对它进行了匆匆一瞥。1997年发射升空的“卡西尼”探测器,从2004年开始对整个土星系统进行探测。直到2017年9月15日,它以一种壮烈的姿态冲入土星大气层坠毁。至此,它在土星轨道上工作了13年,127次近距离观察泰坦,拍摄了上万张照片。和“卡西尼”探测器一同到达土星的“惠更斯号”更是于2005年1月14日在泰坦登陆,并向地球传回了信号,人类从此开始有机会详细了解这个遥远的天体。

在太阳系的150多颗卫星之中,只有泰坦与地球类似,同样拥有致密的大气层,而且它的大气也主要是由氮气构成。与地球不同的是,泰坦大气中的雨和云则主要是由液态甲烷形成。在这样的大气环境中有可能形成各种有机物,而后降落到地面,形成一个液体的循环系统。泰坦是太阳系中唯一类似地球,存在全球性液体循环系统的天体。因为距离太阳太过遥远,泰坦的表面平均温度只有零下179摄氏度左右,但是因为其大气层非常致密,它的表面气压要比地球高出50%。可以想象,人类的宇航员在泰坦表面行走甚至可以不用穿维持气压的宇航服(但如果人类宇航员真的能够到达泰坦表面,还是需要氧气瓶提供氧气,并且要有足够的保暖)。

一个土星年的时间相当于30个地球年。在土星轨道上工作的十几个地球年里,“卡西尼”探测器观测到了泰坦表面季节性的变化,并且发现它的北极地区是整个太阳系内与地球环境最为相似,也最让科学家们感兴趣的区域。因为通常都有致密的云层和活跃的大气活动遮挡泰坦的表面,“卡西尼”探测器一般只能使用红外线对泰坦的表面进行探测。到了泰坦北极区域的夏天,一旦遇上难得的晴朗无云的好天气,“卡西尼”就可以对泰坦的表面进行直接观测。多种观测数据显示,在泰坦的北极区域存在着由液态甲烷和乙烷构成的湖泊和海洋。

为什么由液态碳氢化合物形成的湖泊和海洋主要集中在泰坦的北极区域,目前人们对此提出了几种理论解释。比如有人猜测在那个区域曾经发生过火山爆发,造成陆地塌陷,而后液体逐渐溶解了土壤中的可溶物,形成了广阔的海洋和湖泊。在2013年的一次观测中,“卡西尼”发现在泰坦表面的一些液态湖周围,还存在着有机物,这有可能是一些已经蒸发干的湖泊中的沉积物——这样的环境与地球极其相似。而且通过红外探测显示,泰坦表面一些不大的湖泊极深,深度有可能达到100米以上,这为发生更多复杂的化学反应提供了有利环境。

除了北极区域之外,雷达探测显示在泰坦的南极区域同样也有一个大湖和几个小湖,只不过在北极区域湖中的主要成分是甲烷,而南极区域湖中的主要成分为甲烷和乙烷的混合物——这种成分的区别有可能来自于泰坦的季节性变化——泰坦的每个季节时长相当于7.5个地球年。

虽然泰坦表面具有类似于地球的大气层和地貌,还有一个液体循环系统,但是在这样极低的温度下,水都是以冰的形式存在,有机物之间能够发生何种化学反应,是否能够产生出生命现象仍属未知。科学家预测,在泰坦表面即使存在生命现象,也会是以人们目前无法想象的形式存在的。更多人把寻找泰坦生命痕迹的希望寄托在表面之下。根据探测信号显示,距离泰坦表面55至80公里以下,还存在着由液态水形成的全球性的海洋,这样的环境最有可能形成人类所熟悉的生命形式。

众多与地球的相似之处以及形成生命现象的机会,让泰坦成为美国航空航天局(nasa)的下一个探测目标。蜻蜓任务(dragonfly mission)将会对泰坦进行详尽的实地探测,寻找生命的痕迹。“蜻蜓号”探测器(dragonfly spacecraft)将会在2026年发射,预计在2034年到达泰坦。从沙丘到撞击坑到液态湖,“蜻蜓号”将会在泰坦致密的大气中飞行,对多个地点进行取样探测,寻找生命的痕迹(泰坦表面的沙丘并非如地球的沙丘一样由硅化物形成,而是由冰包裹的碳氢化合物组成的颗粒形成)。

蜻蜓号探测器

与其他太空探测器有所不同,“蜻蜓号”探测器将是人类首次在其他天体上运行的多螺旋桨飞行器。按照计划,形状如一个巨大无人机的“蜻蜓号”将首先在泰坦赤道位置的“香格里拉”着陆。在进行了一系列数公里的短途飞行和采样之后,“蜻蜓号”最终会抵达“selk”撞击坑。探测显示那里曾经有液态水和诸多复杂有机物——这些正是构成生命的必要元素。或许就在那里,还留存着生命的印记。

(本文写作参考了美国航空航天局网站的相关报道)