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[太空探秘] 重大发现!NASA宣布土卫二上具备生命所需全部条件

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发表于 2017-4-14 08:49 | 显示全部楼层 |阅读模式


这是美国航天局公布的“卡西尼”探测器2015年10月28日近距离飞过土卫二时拍摄的画面。 新华网资料

原标题:NASA宣布土卫二上具备生命所需全部条件:冰下有热泉

澎湃新闻见习记者虞涵棋

北京时间凌晨2点,美国国家航空航天局(NASA)在华盛顿总部的詹姆斯·韦伯礼堂召开新闻发布会,宣布土卫二(Enceladus)上具备生命所需的所有元素,而情况相似的木卫二(Europa)同样有潜力。

这两个卫星非常像:外面被厚厚的冰层包裹,冰层下隐藏着流动的海洋。此前,科学家们认为木卫二和土卫二冰层下的海洋可能是太阳系中最有可能存在地外生命的地方。尤其引得注意的是,这两个卫星的冰裂中都有喷射羽流的存在——这意味着科学家们不需要钻开冰层,只需分析喷射出的羽流成分,就能对冰下的神秘深海有所了解。

这回,NASA宣布土星探测器卡西尼号飞船2015年10月飞经土卫二时对喷射羽流进行了采样。依靠自身配备的离子和中子质谱仪,卡西尼号在喷射羽流中发现了氢气和二氧化碳,氢气的含量还颇为可观。在4月14日发表在《科学》杂志上的论文中,科学家们指出对氢气和二氧化碳的存在“最有说服力”的解释是:这是冰下温暖海洋和海底岩层之间的水热反应所致。这种水热反应可以为深海微生物提供能源。

最关键的是,氢气和二氧化碳可以合成甲烷。在地球的海底热泉中,科学家们已经证明在太阳照不到的地方,甲烷也能养活地球海底热泉附近的微生物,形成独特的热泉生态系统。

至此,土卫二几乎已经具备了生命所需的全部要素。论文的作者之一、美国西南研究所的Hunter Waite说道,“水有了,有机物有了,现在连能量来源都有了。虽然生命所需的硫和磷还没有被发现,但这不影响土卫二上升为太阳系中最有可能存在地外生命的地方。”

虽然并没有直接找到地外生命存在的证据,但英国开放大学教授David Rothery说道,“如果太阳系中就有两个地方能独立演化出生命,那我们就会对在浩瀚宇宙中找到地外生命信心大增。”

土卫二与卡西尼号

土星是太阳系中的第二大行星,从望远镜中看来,土星周围有一圈很宽的“帽沿”,十分有辨识度。这一圈美丽的光环,其实是由A到G七个环,及环与环之间的环缝构成,主要成分是碎石和冰块,看起来像一张巨大的密纹唱片。土星已被确认的卫星有62颗之多,其中比较著名的是最大的土卫六(Titan)和第六大的土卫二(Enceladus),科学家们认为在那里可能有地外生命存在。

1997年发射升空的卡西尼号飞船的燃料已经捉襟见底。自2004年抵达土星轨道以来,卡西尼号对这颗行星和它的壮丽光圈进行了前所未有的深度调查,为科学家们传回无数珍贵的数据和图像资料。它曾发现土卫六厚厚冰壳下藏着一个晃动的全球性海洋,发现土卫二的外层大气中存在多种复杂的有机物,发现土卫五的大气中富含氧气。服役20年的卡西尼号,一旦燃料低于某个程度,就会陷入失控状态。为避免卡西尼号与土卫二和土卫六这些可能有生命线索的卫星相撞,NASA为卡西尼号安排好了一场华丽的谢幕:自今年4月开始,卡西尼号将逐渐降低轨道,首次飞入土星和光环之间未知的缝隙地带,在其间做22次往返探索,最终将于9月15日坠向土星大气层,完成自我焚毁。在执行人类设定的最后一个使命的过程中,卡西尼号也将持续把珍贵的数据资料传回地球,直到信号消失的那一刻。

木卫二与哈勃望远镜

木星是太阳系中的第一大行星,已知的卫星有67颗。其中木卫一“艾奥”(Io)、木卫二“欧罗巴”(Europa)、木卫三“加尼美得”(Ganymede)和木卫四“卡里斯托”(Callisto)由意大利科学家伽利略在1610年发现,被称为伽利略卫星。

木卫二“欧罗巴”由硅酸盐岩石构成,表面覆盖着冰层。哈勃望远镜发现木卫二拥有含氧的稀薄大气层,并曾拍摄到木卫二上可能是由水蒸气喷发形成的羽流画面。

NASA将于2020年后启动“欧罗巴快帆”计划,通过轨道探测器对木卫二进行近距离拍摄观察,甚至可能派遣一个登陆器登陆其表面,对冰层下隐藏的海洋进行重点研究。


 楼主| 发表于 2017-4-14 08:49 | 显示全部楼层
 楼主| 发表于 2017-4-14 12:40 | 显示全部楼层
土卫二(Enceladus)是土星的第六大卫星, 于1789年被威廉·赫歇尔所发现。 在旅行者号于1980年代探测土星之前,人们只知道土卫二是一个被冰覆盖的卫星。旅行者号显示土卫二直径约为500公里(相当于土星最大的卫星土卫六直径的十分之一),而且其表面几乎能反射百分之百的阳光。旅行者1号发现土卫二的轨道位于土星E环最稠密的部分,表明两者之间可能存在某种联系;而旅行者2号则发现:尽管该卫星体积不大,但是在其表面既存在古老的撞击坑构造,又存在较为年轻的、地质活动所造成的扭曲地形构造——其中一些地区的地质年代甚至只有1亿年。
为了探索土卫二,美国宇航局于二十世纪末发射卡西尼号太空船,并于二十一世纪初抵达土星附近,为科学研究提供了大量的数据。探究表明,土卫二是外太阳系中迄今为止观测到存在地质喷发活动的三个星体之一(另外两个分别是木卫一海卫一)。分析认为喷射的物质是星体表面以下的液态水;同时,在喷射的羽状物中亦发现了奇特的化学成分,因此土卫二也被认为是天体生物学的重要研究对象。 2015年3月,东京大学、日本海洋研究开发机构等与欧美的国际团队一道,在土卫二上发现存在热水的环境。这是人类首次在太阳系中发现存在于地球之外的可供生命存在的环境。

 楼主| 发表于 2017-4-14 12:41 | 显示全部楼层
美国宇航局宣布新发现:“土卫二”上可能存在生命

美国宇航局(NASA)于当地时间4月13日下午召开记者会,公布了来自其土星探测器“卡西尼”的一项新发现,带领人们再次走近来自“地球之外的海洋”,并再次佐证了“土卫二”上可能存在生命的这一推断。该发现来自于土星的其中一个名叫“恩克拉多斯”(Enceladus)的卫星,这颗卫星通常被称为“土卫二”。通过探测器回传的数据信息,“土卫二”冰层下喷射出的大量液态物质中含有氢(H2),这意味着该卫星上很可能存在有沼气和乙烷等孕育生命的条件。其实早在2009年,“卡西尼”号就曾发现“土卫二”南半球的冰层下存在海洋,并且发现含有冰粒和盐分的蒸气从冰层裂缝喷出。而这次的新发现则近一步佐证了该卫星可能存在生命。

  卡西尼探测器

  遗憾的是,由于“卡西尼”探测器的13年服役期限殆尽,在本月的22号,探测器的燃料即将耗尽,探测器将被送至土星和土星环之间的狭窄空间里,完成最后的使命。在执行这次任务后,“卡西尼”号将自行燃烧报废。美国宇航局希望在此之前,“卡西尼号”有可能在此之前能够再收获一些特别的发现。



 楼主| 发表于 2017-4-14 12:43 | 显示全部楼层
探索历史

1789年8月28日,威廉·赫歇尔在第一次使用他的1.2米望远镜(当时世界上直径最大的望远镜)时发现了土卫二其实在1787年,赫歇尔就已经通过他的16.5厘米望远镜观测到这颗卫星,只是当时未得到确认。由于土卫二糟糕的视星等(高达11.7等),同时它又靠近明亮得多的土星及其光环,从地球上很难观测到这颗卫星,只有通过透镜直径达15-30厘米的望远镜才能观测到,这还取决于当时当地的大气状况和光污染程度。作为太空时代之前发现的众多土星卫星之一,土卫二的最佳观测时间是在环面穿越时期,此时土星环垂直于地球运行点的切线在地球上只能观测到一条细线,土星环的亮度大为降低,故为观测土卫二的最佳时机。
直到旅行者号计划实施后,对土卫二的观测才得到显著改善,而之前科学家所掌握的资料仅仅包括了该卫星的轨道特征及对其质量、密度和反照率的约略估计。
两艘旅行者飞船获得了第一组土卫二的特写镜头,其中旅行者1号是第一艘与土卫二擦肩而过的人造飞行器它于1980年11月11日在距土卫二20万2千公里处掠过。 尽管在这个距离上获得的影像资料分辨率较低,但是仍然显示土卫二拥有一个高反照率并缺乏撞击坑的地表,这表明该卫星地表的地质年龄较低。旅行者1号亦证实土卫二的运行轨道恰好位于土星E环的稠密处;结合土卫二的年轻地表分析,参与旅行者飞船计划的科学家认为E环


是由土卫二地表所喷射出的颗粒组成的。旅行者2号于1981年8月26日在距土卫二8万7010公里处飞掠而过,从而获得了关于这颗卫星更为清晰的影像资料,这些资料展示了这颗卫星年轻地表的诸多特征,也表明在这颗卫星的不同地区,其地质年龄存在极大不同。在该卫星北半球中、高纬度地区,存在着大量的撞击坑,而在靠近赤道的地区,撞击坑的分布则相对较少。这种多样性的地貌特征与地质年龄古老、撞击坑众多的土卫一(该卫星较土卫二稍小)形成了鲜明对比。这种年轻地貌的发现在科学界引起了很大轰动——当时还没有任何理论可以解释为何一颗体积如此之小的天体(相较于暴烈的木卫一,它已经处于冷却状态)依然存在着地质活动。不过,旅行者2号的观测数据并不能证明土卫二现阶段是否仍存在地质活动,也无法确认该卫星是否就是E环物质的来源地。这些谜团直到2004年7月1日卡西尼号太空船进入环土星轨道后才得以解决。在旅行者2号观测结果的基础上土卫二成为了卡西尼号飞船计划的一个优先观测目标。卡西尼号在1500公里范围内数次有目的性的飞掠,及在10万公里范围内众多非目的性的飞掠提供了大量的观测资料。迄今为止,卡西尼号共进行了4次近距离的飞掠,获得了众多关于土卫二表面的意义重大的信息,并发现了卫星南极地区发生的含有水蒸气和复杂碳氢化合物的喷射现象这些发现也促使卡西尼号的飞行轨道做出改变,对土卫二实施更近距离的飞掠,其中包括2008年3月的一次近距离相遇。在该次相遇中,卡西尼号对土卫二进行了精度达到52公里以内的探测。2008年至2010年间卡西尼号的后续任务包括了7次对土卫二的近距离飞掠,其中2008年下半年的两次飞掠距离近达50公里,卡西尼号在土卫二上的发现推动了数项研究计划的跟进。2007年,美国国家航空航天局完成了一项向土卫二发射轨道飞行器并详细研究南极地区羽状喷射物的计划的概念性研究,遗憾的是该计划未得到进一步实施。欧洲空间局也计划向土卫二发射探测器,该计划将与土卫六的研究计划共同实施。
“土卫六-土星计划”是美国国家航空航天局和欧洲空间局联合提出的一项旨在探测土星系卫星(包括土卫二)的计划,与之相竞争的则是“木卫二-木星计划”。2009年2月,美国国家航空航天局和欧洲空间局宣布将优先实施木卫二-木星计划,同时也将继续研究土卫六-土星计划的可行性择机实施。
二十世纪末发射,并于二十一世纪初抵达土星附近的卡西尼号太空船则提供了大量的数据,解开了旅行者探访之后留下的诸多疑团。在2005年,卡西尼飞船数次近距离掠过土卫二获得了该卫星表面及其环境的大量数据特别是发现了从该卫星南极地区喷射出的富含水分的羽状物。该发现以及可探测到的逃逸内能的存在、南极地区极少存在撞击坑的情况,共同证明了土卫二至今仍然存在地质活动在巨行星的卫星系统中许多卫星都会成为轨道共振的牺牲品这会导致星体震动和轨道的扰动,而对于更加靠近行星的卫星,潮汐效应则会加热行星的内部这或许可以解释土卫二的地质活动。
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发表于 2017-6-6 12:58 | 显示全部楼层
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发表于 2017-6-14 18:53 | 显示全部楼层
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发表于 2017-11-23 22:44 | 显示全部楼层
好想去太空看看,人类还是太渺小了啊
发表于 2017-11-25 11:55 | 显示全部楼层
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