二十多年来，科学家们一直想知道哪些卫星，所吹嘘的冰层深处，是否存在着外星生命。伽利略号(Galileo)和卡西尼号(Cassini)等航天器在木星和土星任务中偶然发现了证据，证明它们的一些卫星隐藏着全球海洋，它们所环绕的这颗巨行星引力使海洋变暖。海洋探险者在离家更近的地方发现了生活在海底地质特征周围黑暗中的动态群落。两者结合在一起，很容易让人对充满微生物的外星海底着迷。但是一项新的研究正在对岩石本身进行更深入的研究，研究表明，这些星球内部可能已经死亡——不仅在生物学上，而且在地质学上也是如此。
博科园-科学科普：该研究的第一作者、北卡罗来纳州立大学的行星地质学家保罗·伯恩(Paul Byrne)上个月在华盛顿举行的美国地球物理联盟(American Geophysical Union)年度会议上说：我们想知道，如果在一艘潜艇上，能够在木卫二(木星的卫星)上飞越洋底表面会是什么样子。在这些海底，天体生物学家希望能发现被加热的、富含矿物质的海水向海洋中喷出，就像地球上的热液喷口和黑烟一样。在地球海洋中，这些特征支持着以微生物(Byrne称之为“小爬虫”)为中心熙熙攘攘的群落，这些微生物可以以热岩石和海水不断混合产生的化学物质为食。如果在外星海洋世界也发现了类似的结构，那么在远离太阳的星球上发现生命可能性就变得更有可能了。
木星卫星木卫二上的冰壳可能隐藏着岩石表面，岩石表面太过坚硬，地质活动不活跃。图片：NASA/JPL
科学家希望能够描绘出火山链的特征，以及裂谷带的特征，然后我们就会想……。为了得出这一结论，研究小组将重点放在岩石本身上，确定需要多大的力量才能以两种我们在地球上看到的方式来破坏岩石：一种是正常断层，即岩石被拉开时发生的断层；另一种是推力断层，即岩石被推到一起时发生的断层，这种断层需要更多的力量来产生。岩石断裂所需要的力越大，地质活动就越少——这意味着新岩石和外来海水之间的相互作用就越少，而这在理论上是支持生命存在。伯恩和同事们集中研究了四个海洋世界：木星的卫星欧罗巴和木卫二，以及土星的土卫二和土卫六，对于每一个这样的世界，研究小组都计算了岩石的强度。
虽然关于这些星球还有许多问题我们还不能回答，但事实证明，岩石强度的计算（在地球上通常用于采矿作业）是相当可行的。这些计算是基于冰冷、坚实的岩层的厚度，岩层位于温暖、松软、不易破裂的岩层之上。打个比方可能会有所帮助。就像银河巧克力棒或火星巧克力棒一样，巧克力和焦糖就在这里接触。这个深度，可以把它当作脆性坚硬层的厚度，它越厚，就越难折断。然后，研究小组又添加了其他数值，比如在某一深度的重力值，以及月球岩石表面的水和冰的重量。即使它们包含了未知输入的可信值的范围，最终计算结果也在每个卫星相同的一般范围内。
Ganymede（木卫一）是环绕木星运行的海洋世界，它的体积如此之大，以至于它的岩石内核仍然比地球的卫星还要大。图片：NASA/JPL
这些初步结果表明，卫星上的岩石非常坚固，据我们所知，在这些卫星上没有足够强大的力量经常把它撞碎。这是因为岩石上方的水和冰的重量，当我们真正了解岩石的强度时，它非常坚固，因为即使重力很低，岩石上还是有很多水。研究小组所研究的每个卫星都显示出不同的计算岩石强度，但这些结果对于地质研究人员或潜在外星生命来说并不是特别有希望。对木卫二来说，似乎真的很难制造任何裂缝或断层，而一旦你观察土卫六和木卫三，这些数字高得离谱，真的，这些星球上什么都没有发生。土卫二的岩石强度数据并没有那么可怕，因为这颗卫星比其他三颗卫星小得多，减轻了岩石表面水和冰的重量。
这张照片在土卫二上看起来也有点不同，因为它的岩石内核更多孔。如果这些孔隙恰好排列在一起，它们就能把水带到月球深处。土卫二可能自始至终都湿漉漉的。与其他卫星不同的是，科学家们确实有证据表明土卫二的岩石和水之间存在相互作用，这要归功于卡西尼号的飞行，它穿越了冰冷外壳的海水羽流，进入太空，并识别出了有机化合物。这非常令人鼓舞。很难解释这不是岩石和水的接触。如果这些海底岩石非常坚硬，不可能经常断裂，很难想象那里会发生什么。在地球上，形成海底的两个主要因素是陆地上的土壤冲刷和海洋生物的尸体腐烂，而在这些海洋世界上，这两个因素似乎都不太可能。宇宙飞船还没有看到任何撞击留下的痕迹，这些痕迹似乎大到足以在最近的海底留下一个凹痕。
土星的土卫二是研究小组所观察的唯一一颗卫星，认为岩石和水之间的相互作用实际上可以为生命提供燃料。图片：NASA/JPL-Caltech
根据计算，岩石的强度太大，无法让卫星像水星那样收缩，也无法形成火山链或裂谷带。所有这一切都意味着潜艇之旅突然看起来非常无聊。基本上，这就变成了一份不会发生事情的清单。它将看起来像一个台球，它将是一个奇怪的平滑星球。这将是太阳系中一个新的岩石世界。这些不是最终结果，该研究小组仍在观察其他科学家对这些计算结果的反应，该研究尚未发表。科学家们可能还需要几十年的时间才能收集到他们可能需要的数据来真正验证这个想法——这需要在这些陌生的海底安装地震仪。
多亏了“洞察号”火星探测器，人类才刚刚开始从另一颗行星上获得第一个良好的地震仪数据。如果我们能发现有趣的东西，那就太好了，因为这些世界很酷，也许那里有生命。
博科园-科学科普｜文: Meghan Bartels/Space
发表于 2019-1-20 18:14
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