[中配]外星生命：氣態巨行星的衛星或許是希望

地球並不是最適合生命的行星 發表在天體物理學雜誌上的一篇文章的作者對此深信不疑 這些科學家利用NASA開普勒太空望遠鏡的數據 研究了超過兩千個在其恆星可能宜居區域內的系外行星 最吸引人的是 這些世界中超過120個是氣態巨行星 每個都有可能擁有至少一個衛星 令人驚訝的是 這些衛星不僅可能擁有液態水 氣態巨行星 還可以保護它們免受宇宙輻射 提供磁場 甚至擁有大氣層 換句話說 地球費盡心血和幸運 獲得的一切氣態巨行星的衛星 都可以輕易得到 不過有一個條件 儘管天文學家的努力以及詹姆斯微博望遠鏡的觀察 目前仍未發現任何外部衛星 然而在我們的太陽系中 氣態巨行星擁有多達131顆衛星 許多科學家認爲 其中幾顆不僅可能是外星生命的搖籃 還可能成爲完美的殖民世界 在這個視頻中 您將瞭解到 哪些衛星可能不僅僅能維持細菌的生存 地球農民在那裏可以種植什麼 以及爲什麼一個寒冷陰暗的世界 圍繞土星運轉 其殖民勢宜性甚至超過火星 一般來說 太陽系中氣態巨行星的衛星上的生命 會是什麼樣的 科學家們長期以來一直相信 整個太陽系的衛星都像我們的月球一樣 我指的是那些無趣且毫無生氣的岩石 然而在探索過程中 其中一些讓天文學家感到驚訝 在70年代初 NASA的先鋒10號和先鋒11號spacecraft 首次近距離探索了木星的衛星歐羅巴 它們的數據解釋了一個異常 這顆小衛星的質量超出了預期 通常這類天體由水冰和硅酸鹽組成 但歐羅巴卻充滿了硅酸鹽岩石和鐵 因此成爲太陽系中最緻密的衛星 木衛以稀薄的大氣令科學家們更加感興趣 但其深入研究受到了環繞月球的輻射帶的阻礙 這導致先鋒號探測器的設備發生故障 幸運的是 在1979年旅行者探測器糾正了這一情況 它們更先進的設備 終於讓它們能夠拍攝到土衛一表面的高質量圖像 科學家們簡直不敢相信自己的眼睛 最初NASA認爲木星在將所有的隕石吸引向自己 但它們很快在圖像中注意到了長長的軌跡 這表明了火山活動 事實證明 木星的重力和其最近衛星的引力共同作用 壓縮和拉伸了U的內部 使其加熱 因此含有大量硫的硅酸鹽熔鹽硫湧向地表 那層硫覆蓋了火山口 和整個衛星表面形成了一層有毒的薄膜 與輻射結合 對任何生命形式都是致命的 然而在土衛一的表面下存在相對安全的地方 當鹽將突破並冷卻時 會在岩石中形成所謂的熔鹽管 這裏可以保存水分並且微生物有可能在此生存 例如在地球上我們有還原硫細菌 它們在生存週期中處理硫化合物甚至純硫 這就是爲什麼它們選擇富含硫化氫的土壤和水作爲棲息地 如果我們計劃在木衛一上殖民 就必須效仿硫細菌藏身於地表之下 在遠離火山的地方建造地下基地 否則殖民者的所有建築和殖民者自己將在幾年內 很可能會被火山噴發摧毀 地下基地也可以顯著減少輻射危害 但無論我們多麼努力 它們都無法提供對輻射的完全保護 此外即使是殖民者最嚴密保護的電子設備也會出現故障 就像先鋒11號一樣 但在太陽系中有沒有一個類似於木衛 一旦沒有那麼可怕的輻射水平的地方呢 另一個具有活火山活動的衛星是海王星等名衛一 關於這個天體的準確數據首次是在1989年 當時旅行者2號飛越了海衛一 科學家原本期待看到一塊沉悶無生命的岩石 但相反圖像揭示了複雜的地形 而且在一些地方 神祕的黑暗間 蠍拳直衝太空 所有這些發生在零下235度的溫度下 這意味着我們正在處理冷火山活動 在這樣的條件下 普通水就像熔岩一樣燃燒開路 在特里頓的表面只有處於休眠狀態 等待更好條件的細菌孢子可能存活 至於噴泉噴發的地下水庫 我們瞭解的太少 無法得出任何結論 如果我們決定在特里頓建立基地 就必須仔細考慮可靠的絕緣 而不是輻射保護 這可以通過利用當地資源來實現 例如將當地形成的冰塊製成穹頂形狀 可以從中提取水分 而字面上就在我們腳下的燃料 可以提供融化所需的能量 顯然特里頓含有鞍、甲烷和氮 這些物質甚至可以合成火箭推進劑 然而殖民海王星 這顆衛星的主要障礙是距離 它離太陽的距離是地球的30倍 去那裏至少需要12年 在最好的情況下 現代技術尚無法將生存殖民者所需的材料和食物 運輸到如此遙遠的地方 甚至NASA對海衛一的探索任務 也不斷被推遲 所以我們要更務實一些 並返回到附近氣態巨行星的衛星軌道上 除了木衛一旅行者號 對木星其他衛星的探測任務 令天體生物學家們十分着迷 1995年伽利略Spacecraft到達那裏 並向地球發送了超過30GB的獨特信息 科學家們對歐羅巴特別感興趣 因爲旅行者號在其冰面上捕捉到了奇怪的線條 伽利略確認這些線條在不斷變化 表明它們不過是液態水海洋上方冰層的裂縫 科學家現在認爲 它的體積是地球所有海洋總和的兩倍 然而當地水的具體成分仍然未知 要獲取樣本 我們不僅需要到達歐羅巴 還需要在冰面上鑽一個井 深度達到150公里 不過還有一個更簡單的方法可以獲得樣本 通過望遠鏡的觀測顯示 歐羅巴的海洋通過表面的裂縫直接泄露到太空 水分子形成一條長長的軌跡 經過的太空船可以捕捉並收集樣本 分析這些樣本不僅能澄清海洋的成分 還能回答一個主要問題 歐羅巴的冰下是否存在生命 天體生物學家推測 這可能是類似於地球上能夠耐受極端環境 並棲息在馬裏亞納海溝的單細胞生物的生物體 高壓、黑暗和寒冷 並不妨礙它們的存在和繁殖 很可能這些應該是類似細菌的脫氮球菌 它們展示了驚人的適應能力 它們可以在富養和缺氧環境中生存 攝取氫和硫化合物 甚至能夠在超重力條件下茁壯成長 在實驗室裏 它們以超過400G的加速度不斷生長 這相當於超新星爆炸 不幸的是 人類遠遠不能承受這樣的極限 如果我們想要在歐羅巴建立殖民地NASA的工程師們 將不得不絞盡腦汁 我敢打賭你已經想過在冰下建一座水下城市 然而要了解這樣一個項目的可行性 我們首先需要穿透歐羅巴的冰層 並在其下部署機器人探測器 NASA已經在測試一種 獨特的漂浮在水中的無人機 它將本質上將其壓向冰殼 剩下的就是驅動輪子 這個設備就能從內部穿越整個月球 如果條件證明適合 下一步將是建造一個水下基地 從水中直接提取氧氣 實際上在歐羅巴的冰層下定居 不是一種選擇 而是一種必須 因爲這顆衛星的表面輻射也非常強烈 在歐羅巴的一天內 殖民者所遭受的輻射 幾乎是地球年平均輻射劑量的2008倍 這就足以讓我們在下個月告別生命 因此如果由於某些原因 水下基地失敗 冰殼無法逾越 或者水本身有毒 我們將不得不放棄殖民的想法 認真考慮木星的其他衛星 孟衛三是太陽系中唯一一個表面輻射 幾乎沒有威脅的衛星 這一切都要感謝 著名的伽利略航天器發現的磁層 通常這樣強大的磁場 只存在於行星周圍 並且並不是所有行星都有 但在大小方面 伽利略超越了水星 這基本上就是一個圍繞木星運行的整顆行星 作爲額外的發現 伽利略在伽利略上 發現了一個地下海洋 這似乎是氣態巨行星衛星中的一種趨勢 但可能存在多達四個這樣的海洋 人們認爲它們像千層蛋糕一樣潛伏 彼此之間被冰層隔開 很可能它們是在不同的條件下形成的 這意味着每個星球上 可能棲息着不同的生命形式 在鹽水中不僅細菌 還有更大的生物也能夠生存和繁殖 例如放射蟲 它們本質上是有內部礦物骨架的浮游生物 骨架由硅谷鹽構成 它們的體型不超過一毫米 但在鹽水中可能存在 鳳頭蟲是一種生活在世界各地鹹水體中的甲殼類動物 它們甚至可以在沒有伴侶的情況下繁殖 通常它們會產卵 但在極端條件下它們會成爲胎生的 鹽藻的卵子即使在沒有氧氣和水的情況下 也能存活很長時間 如果加尼美德上沒有外星甲殼類動物 那麼它的海洋可能會被地球上的鹽藻所佔據 用它們製作的活狀物營養豐富 足以替代肉類 這比花費大量精力去培養實驗室培育肉類要有益得多 除了輻射安全 這使得木衛三在殖民方面相當有前景 此外那裏的生命還有另一個必要條件 來自地球的首次望遠鏡觀察 揭示了甘尼美德周圍有一層薄薄的氣粉 但旅行者一號並未證實這一點 然而在1995年 在光譜分析的幫助下 科學家們成功證實了加外德確實擁有寒氧的氛圍 毫無疑問空氣太稀薄 無法呼吸或保留熱量 因此甘尼美德表面的溫度達到零下230攝氏度 然而即使是在衛星上稀薄的氧氣層 也是極爲罕見的 而這裏可以提取淨化並濃縮供殖民者呼吸 無論如何在木尾一、木尾二和木尾三上 這些地方僅僅是原始外星生命能夠茁壯成長的孤立角落 而殖民者必須付出巨大的努力來彌補缺乏大氣 輻射污染和其他缺點 但在我們的太陽系中 有一個地方所有這些技巧都不必要 那就是一個完全獨特的天體 它圍繞着土星運行 這個陰暗寒冷的世界可能是太陽系中最佳的生命棲息地 經過的先驅者11號和旅行者號 甚至無法拍攝到它的表面 因爲被密密麻麻的雲層遮擋 要穿透它們需要安排一個特殊的任務 在2005年1月14日 惠更斯探測器成功着陸於土星最大的衛星泰坦 發現的不僅僅是雲層 但這是太陽系中任何行星衛星所沒有的濃厚的大氣層 而且它與地球類似 主要由氮組成 並且能夠散佈破壞性的宇宙輻射 但相似之處到此爲止 由於微弱陽光的影響 上層大氣中形成了碳氫化合物煙霧 因此月球表面無法被觀察到 這不允許光線進一步穿透 因此泰坦的表面永遠籠罩在黑暗之中 然而正如哈伊根斯所發現的 氣氛本身是非常活躍的 那裏吹拂着異常旋轉的風 每天帶着溫暖的空氣從極地流向極地 因此土味六的赤道地區 也形成了沙丘和地球的沙漠一樣 這裏只有的沙子不是由玻璃礦物組成 而是由類似咖啡渣的碳氫化合物顆粒構成 而土味六的地貌不是由岩石構成 而是由冰塊組成 溫度在零下180攝氏度時 幾乎和固體一樣堅固 但像其他氣態巨行星的衛星一樣 土味六在80公里深的地下海洋中存在液態水 類似於地球上的極端細菌可能在這裏繁衍生息 然而這遠不是關於土味六外星生命的唯一假設 以丸和甲丸的河流與海洋在其表面流淌 在地球上這些是氣體 但在那裏在極端寒冷中它們是液體 天體生物學家相信 這些奇特的水體可能孕育出完全不同類型的生命 2020年天文學雜誌發表了一篇文章 稱它們在土味六的氣氛中 發現了一種名爲環秉錫基的碳基分子 這很奇怪 因爲這種化合物通常存在於星際塵埃雲中 而土味六的氣溫太高了 不適合它 環秉錫安應該會在那裏分解 是否有某種科學未知的東西 不斷以如此質量生成這種化合物 以至於可以從地球上看到 外星生命可能是一個合適的候選者 畢竟類似的分子是DNA和RNA的一部分 這使得它們成爲生物標誌物 然而土味六上的生命必須尋找一種水的替代物 來進行細胞代謝 最令人驚訝的是 天體生物學家已經成功地模擬出一種 能夠讓液態甲烷通過的膜 這是一種由氮、碳和氫分子組成的氮體 可以作爲真正奇特的低溫生命的基礎 不排除類似於棲息在北美冰川的冰蟲的生物 目前正劃過土味六的沙丘 此外在一個低重力的衛星上 它們可能會更大 然而我們不太可能像沙丘電影中那樣騎乘它們 無論如何 我們很快就會收到關於土味六生命的消息 在2027年 NASA計劃發射龍飛蟲任務前往土味六 這將不只是一臺探測器 這將是一款能夠在地表上長時間飛行的四旋翼無人機 可以用來尋找異常現象 並立即着陸進行研究 但即使這個任務沒有在土味六發現任何生命 我們也應該開始考慮未來更具雄心的飛行計劃 儘管乍看之下土味六顯得冰冷且不宜居住 但毫無疑問 它是整個太陽系中最有前途的殖民地 是的 我在這裏也包括火星 令人驚訝的是 火星在幾個重要參數上落後於土味六 原因如下 任何星球的殖民者都需要大量的建築材料 爲了在火星建立一個基地 NASA的工程師計劃利用土壤和岩石 但這提供的選擇有限 與此同時 土味六擁有源源不斷的液態和固態碳氫化合物 這些物質可以很容易地合成聚合物 並塑造成任何想要的形狀 與火星岩石不同 這些輕便且堅固的材料 可以用來建造棲息地 實驗室和溫室 而且在未來多餘的廳 甚至可以被送回地球 在考慮長期居住時 食物和水的問題不可避免地會出現 在火星種植可食用植物的肥料需要進口 這依賴於脆弱的封閉再生產週期 然而在土味六 這將使得在特殊溫室中種植蔬菜成爲可能 甚至可以創建具有最低風險的自給自足生態系統 主要的挑戰是提供溫暖 火星上的水資源稀缺 僅在兩級冰蓋中找到 這需要進行長途運輸 未明幾時水會直接從表面下噴湧而出 儘管它含有約10%的氨 這種物質具有防凍作用 但可以輕鬆淨化 碳氫化合物核流也將爲殖民者提供便利 因爲它們可以用於水力發電 此外在數噸液體燃料附近 並不需要擔心意外的電火花 因爲土味六的氣氛缺乏氧氣 燃燒在物理上是不可能的 在火星能量只能通過太陽能電池板獲取 而太陽能電池板在沙塵暴之後需要不斷清理 這一切都是在穿着笨重的航天服的情況下進行的 因爲火星的氣氛不僅充滿了有毒的二氧化碳 而且非常稀薄 火星的大氣壓僅爲地球的0.59% 但是在土味六上它比地球大了一倍半 因此你只需要一套能保護你防寒的服裝 和一個帶氧氣的呼吸器 可以從地下海洋水中提取出足夠的量 最重要的是讓呼吸儲存裝置極其可靠 以避免爆炸 你甚至可以在土味六的地下海洋中繁殖蘭棗 給它裝上更強的紫外燈 等待它們產生足夠的氧氣 所有這些操作都可以在一個基地進行 該基地可能類似於現有的火星定居點概念 唯一的區別是沒有壓力變化 以及不需要防護致命輻射 相反絕緣材料應該更加堅固 不僅是爲了殖民者的舒適 也因爲人類和他們的設備 在土味六上會產生大量熱量 如此一來 如果沒有適當的絕緣層 基地和殖民者將會真真正正的 把碳氫化合物的土壤融化 並沉入其中 此外 土味六上最方便的交通方式 不是駕駛 而是飛行和游泳 NAS已經在開發一種特殊的水上飛機 它能夠在土味六稠密的淡甲烷大氣中 懸停並在其海洋上滑行 但最令人驚訝的是 在土味六上即使沒有特殊的機器 這裏是實現人類長期以來 僅憑雙臂揮動 就能飛翔夢想的完美之地 這裏的重力僅爲地球的14% 因此一對摺疊翅膀 可以讓任何殖民者變成鳥 然而即便如此 火星在可達性方面仍然優於泰坦 到達紅色星球只需不到一年 而前往土星軌道的旅程至少需要五年 然而如果我們想要在太陽系中 確保作爲一個物種的生存 這並不是一個太大的缺陷 畢竟地球和火星最終都是註定要毀滅的 在11年後 太陽將開始發出多40%的熱量 導致地球離開市區帶去 海洋中的水將開始沸騰和蒸發 大氣中不斷積累的水蒸氣 將導致溫室效應 使我們的星球在短短几千年內 變成一個類似金星的地獄熔爐 而在40億年後 太陽將變成紅巨星 膨脹併吞噬幾乎所有附近的行星 如果火星倖存下來 它將成爲離太陽最近的時間 就像現在的水星一樣 成爲一塊熾熱的岩石 如果我們的殖民地在那裏 就會化爲烏雲 然而在內太陽系 經歷這樣的末日之後 氣態巨行星的衛星 將沐浴在豐富的溫暖中 舒適程度將提高數千萬年 那麼現在選擇吧 您想在哪顆衛星上建立您的領地呢