土卫六和木卫二,哪个更可能有生命?

欧罗巴,这个天体的名字大家都不陌生了,相信很多人都知道这是木星的一颗卫星“木卫二”,它排行第二而不是因为它是第二大的卫星,而是因为它是第2颗被发现的木星卫星,是400多年前由意大利的天文学家伽利略用望远镜发现的 。

太阳系最光滑的天体

欧罗巴直径3100公里和月球直径3400公里差不多大,欧罗巴的整个表面积和非洲相当,欧罗巴的主体是一颗岩石星球,根据其南半球的最大撞击坑“皮韦尔撞击坑”的形状分析,欧罗巴的表面由一块完整的冰构成,这层冰的厚度达10~30公里,所以欧罗巴是一个名副其实的冰球 。

由于表面的陨石坑罕见,欧罗巴是太阳系最光滑的天体,欧罗巴最突出的特征就是表面那些遍布整个星球的深褐色条纹,这些是冰壳上的裂纹 。

由于木星和其他几颗卫星的不同重力牵引,欧罗巴的内部冰壳被液化成了海洋,表层的冰壳才会被木星巨大的潮汐力撕裂,如果把欧罗巴和地球上的海洋全部做成一个水球,欧罗巴的水球是地球的水球的两倍之多 。


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图解:左为欧罗巴、右为地球

冰壳下方的液体传导层

1989年,美国NASA发射了伽利略号木星探测器,进一步确定了欧罗巴拥有冰下海洋, 1997年在经过欧罗巴上空351公里的时候,探测器发回的数据,发现欧罗巴地磁北极点的位置发生了变化,并且移动很频繁,每5个小时就移动一次,呈现出了一定的规律性 ,这就是欧罗巴在其厚厚的冰壳下方拥有一个液体传导层,也就是说拥有一个“液体海洋”,并且这个海洋还有洋流运动,拥有液体海洋已属难得,这个海洋还有规律性的洋流运动更是难得 。


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洋流运动就像海洋中的河流,它们在风和其它动力的推动下,遵循着一定的路线,周而复始地运动着,其规模比陆地上的巨江大川还要大出成千上万倍 。

全球性的洋流作用就是把生物从一个地方带到另一个地方,从深海带到浅海,作为食物链非常重要的一部分,洋流运动就意味着食物、意味着生命,如果一个海洋没有洋流运动,就是真正意义上的死海 。引起地球上的洋流运动主要原因一个是月球的潮汐力,一个就是地球大气层内的气流运动 。


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图解:地球的全球性的洋流

欧罗巴海洋洋流是如何产生的?

欧罗巴被厚厚的冰层覆盖,大气运动是无法影响冰层下的海洋的,那么引起这种洋流运动的,只有可能是海洋下的地质运动 。

欧罗巴围绕着巨大的木星公转,公转一周仅仅需要三天左右的时间,这种高速度就会产生巨大的离心力,巨大的离心力会加热地心,同时产生高速运动的地下洋流,由此欧罗巴冰层以下的海洋是一个翻滚的海水和火山并存的环境,而这种环境非常有利于生命的基础,氨基酸的产生以及蛋白质的合成 。而欧罗巴的洋流运动能够使一些支持生命存在的化合物在其全球性的海洋中移动 。


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早在2012年有时候,哈勃望远镜观测到了欧罗巴的南极地区,喷射出了水蒸气状的物质,高度达200公里,这是由于欧罗巴的海洋中的冰火山造成的,冰火山一般存在于冰冻星球上,和火山不同的是,冰火山喷出的不是岩浆而是水和甲烷 。


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欧罗巴的结构

1. 冰壳、

2. 海洋 、

3. 地幔、

4. 金属核心、

欧罗巴表面是一层10~30公里后的冰壳,再往下是一个最深达100公里的液态海洋,然后再到岩石地幔,最里面是一个活跃的金属核心,金属核心将提供生命所需的各种重元素,以及让生命稳定繁衍的温室环境 。


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对探索欧罗巴如此重要?

在2003年,伽利略号电池即将耗尽,这样它在木星的引力下轨道可能发生变化,从而坠毁在欧罗巴上,如果探测器和欧罗巴相撞,可能会导致地球上的细菌在上面生存,或者是污染欧罗巴上的海洋生命,为了保护这颗太阳系最有可能发现生命的天体,NASA让伽利略号使用最后一点动力飞向木星,以每小时17万公里的速度坠入木星大气层,探测器被完全烧毁 。

特别的天体展开了航空时代的竞争

NASA·“木星冰月轨道器”

在伽利略号探测器2003年自毁以后,NASA就制定了新的木星卫星探测计划,准备向欧罗巴发射“木星冰月轨道器”,这次的目的就是探寻木星的几颗卫星,尤其是欧罗巴的冰层厚度,为将来的着陆器着陆做准备 。

但是基于2000年以后各国对月球探测的升温,美国重新启动了月球登陆计划,为了让各项预算支持这项计划,NASA从2005年起逐渐停止了对“木星冰月计划”的投入,这项寻找欧罗巴生命的探测计划于2012年正式终止 。


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ESA·“木星冰月探测器JUICE”

就在NASA终止该计划的同一年,欧航局ESA选择空客防务和航天公司作为承包商,制定了新的欧罗巴探测计划,名字也和拉萨几乎一样,叫做“木星冰月探测器JUICE”,就是它的任务和NASA取消的,木星冰月计划几乎一致,该探测器计划于2022年发射,于2029年到达木星 。


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NASA·“欧罗巴快船计划”

在欧航局的“木星冰月探测器JUICE”启动后的一年,2013年NASA又重启了欧罗巴探测计划,并命名为“欧罗巴快船计划”,这个计划比之前的更加宏大,主要目标有三个:

1. 探明欧罗巴冰壳厚度 。

2. 着陆欧罗巴的地点 。

3. 飞越欧罗巴的水汽喷射地点对其海洋成分进行采样,如果和地球水的成分一致,再考虑后续发射登陆器和钻冰机器人 。


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为了探索欧罗巴NASA不惜重本

2011年资助了一家叫做“Stone Aerospace”的公司,4000万美元用于验证可以钻透冰层的机器人,这种机器人叫做“Cryobot”,是一种使用大功率激光融化冰层的钻地机器人,目前该公司的机器人一年可以钻透8公里冰层的深度,按照欧罗巴20~30公里的冰层需要花费3~4年的时间,才能到达冰下海洋 。


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该公司已经在在阿拉斯加的冰川上进行了一系列的试验,并且获得了成功,这个机器人就像一枚鱼雷,通过一根电缆连接提供电力,里面装有一个深海探测器,到达海洋后就释放探测器,进行全面的探索 。


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欧罗巴真的会存在生命吗?

生命存在于欧罗巴的冰下海洋,有3种可能:

没有生命

这有可能是因为海底的地质活动不够剧烈,导致海洋的温度不够,又或者是一些其他的未知原因,即使欧罗巴拥有液态水、大气层、磁场、地质运动、重元素、有机物等等一切可能诞生生命的物质,经过几千万年到几十亿年的演化,还是没有诞生出生命,这说明生命的产生比我们想象的要难的多 。

基本生命

欧罗巴的冰下海洋和地球上的深海热泉,或者南极的沃斯托克湖类似,其生命的形态可能和地球上的某些嗜极生物相似,嗜极生物就是在环境下如:强碱、高盐、高温、低温以及高辐射等环境下生存的生命 。

这些最初存在于地球的古老海洋里,是一种生命的初级形态,包括一些单细胞生物和一些甲壳类节肢动物,还有能在任何环境下生存的缓步动物 。


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图解:缓步动物-水熊虫

高级生命

我们先来看看地球上的高级生命案例:

在地球最深处11,000米的马里亚纳海沟也存在有生物,这里的生物要承受1100个大气压,如果没有特殊的身体结构会被一下子压扁,所以海底最深的生物反而是那些能够顺应压力的无脊椎动物,而且由于深海没有阳光不能支持海洋植物进行光合作用,而光合作用是绝大多数生态系统的基石,这里的海洋一定有不断喷发的海底火山,能够把火山抛出的一些物质中蕴含的化学能转化为生物能,供养生物,形成一个独特的生态环境 。

欧罗巴的海洋中如果有生命,动物一定都是自带发光 。

如果欧罗巴的海底有高级生命,那一定是全身发光的软体动物,它们可能拥有巨大的眼睛和绚丽的透明身体,这些生物如果经过足够长的时间是有可能进化成一种文明的,只是这种文明还是很初级,类似于地球上的晚期智人阶段,冰下海洋就是它们世界的全部,它们在火山口附近的岩石山洞里栖息,以一种我们想象不到的方式生存 。


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欧罗巴探测计划包括探测器、着陆器以及钻冰机器人,对比重返月球以及登陆火星计划,都极具挑战,因为这是比太阳系任何其他地方都更有可能发现生命以及高级生命的地方,哪怕只是发现一些基本生命也足以让我们清楚太阳系还存在其它生命 。

如果一个小小的太阳系都能同时诞生出两个支持生命的星球,那么放眼整个银河系,整个宇宙,生命的存在一定是一种极其普遍的现象 。

下面来谈谈土卫六泰坦的情况 。

土星最大的卫星-土卫六泰坦

土卫六是目前太阳系中发现的,唯一具有浓厚大气层的卫星,泰坦是早在1655年第1个被发现的土星卫星 。


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土卫六有大气层

人类的探测器,最早拜访泰坦的是NASA的先锋11号,它曾在1979年飞掠土星考察了土为6,之后是1980年的旅行者1号和1981年的旅行者2号,其中旅行者1号为了尽可能的接近观察泰坦而放弃了对天王星和海王星的探测,不幸的是旅行者1号上没有仪器能够穿透土卫六上的云层,因为当时根本不知道上面有大气层的存在 。


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21次探测土卫六

卡西尼号于2004年10月26日首次近距离飞越泰坦,之后12月25日更是放出惠更斯号登陆器,在2005年1月14日穿越泰坦的浓厚大气层降落在泰坦的表面带给了我们它的真实面貌,现在我们对泰坦的大部分认知都源于卡西尼号,在近20年环绕土星21次近距离探测泰坦的任务中而来 。

和木星4个不相上下的伽利略卫星不同,在土星的卫星系统中,泰坦是最大的,远超过其他的卫星大小,相比之下,泰坦的直径要比月球还大50%,质量是月球的1.8倍,事实上它是整个太阳系中仅次于木卫3第二大的卫星,泰坦的实际直径仍然大于最小的行星水星,土星可能也曾经存在像木星那样几个大卫星,但其中大部分已经在大碰撞之后被摧毁,泰坦是唯一的胜利者,而其中的中等卫星比如土为五和土为八,是碰撞后留下的残骸形成的 。


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土卫六的环境

【土卫六和木卫二,哪个更可能有生命?】泰坦的平均密度不高,只有约月球的一半,因此它被认为是由一半水冰和一半岩石构成的,和许多其他大型卫星一样,泰坦的内部结构也是分层的,在表层之下有着水和氨组成的液态海洋,类似于地球的地幔层,包裹着直径约3400公里的岩石固体核心,其内部由于重力的缘故,仍保持着炽热状态,之所以认为有液体存的存在,由于卡西尼号在多次掠过泰坦时,在泰坦大气中发现了极低频率的无线电波,泰坦的表面并不是低频无线电波的良好反射物,但是内部的液态水是,从卡西尼号首次观察到之后的20年间,泰坦上的表面特征已经移动了30公里,这意味着泰坦的表层漂浮在这个液体海洋层之上的,泰坦美食每15天22小时让土星运行一周,它的自转周期与公转周期相同,这意味着它是被土星完全锁定的,和月球一样,在图土星上观察泰坦也只能够看到它的一面,而在泰坦上你会看到土星在天空中永远不会移动,泰坦最特别的就是它的大气层,在太空中拍摄的地球不同,地球的大气层非常紧密,一出太空的部分几乎肉眼看不见,而泰坦其表面的大气压力是地球的1.45倍,就像裹了一层厚厚的毛毯 。


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在泰坦上探测表明我们不能在泰坦生活的原因有以下几点:

1. 泰坦比地球小很多,但它的大气层总质量是地球的1.19倍,或者说其表面上的单位面积,承受的质量大约是地球的7.3倍 。

2.泰坦的质量小引力比地球弱的多,这意味着它并不能把大气层完全的拉下来,它的大气层会比地球更为扩张 。

3. 同金星一样,泰坦也是一个超级转子,大气层的旋转速度远远超过表面的自转速度,尤其是在它的两极可以看到,每一个极都有一个每9小时旋转一次的漩涡,由于泰坦的轨道95%都在土星的强大磁场内,这也有助于泰坦能够有效防范太阳风的侵袭,保持浓厚的大气层,而不像火星那样被太阳风剥离大气层 。

4. 泰坦大气中的98.4%都是氮气,其余主要是甲烷和少量的氢,由于紫外线造成的甲烷分解,上层大气中也有着痕量的碳氢化合物,这些碳氢化合物被认为是泰坦大气橙色的来源,由于甲烷会在紫外线下不断分解成碳氢化合物,泰坦大气中的甲烷要会在5000万年间消耗殆尽,如今的含量意味着它必须有一个补充甲烷的来源 。

5. 由于泰坦能接受到的阳光,仅有地球的1%,泰坦表面的温度也是零下180摄氏度,这还是因为其大气层中的甲烷创造出的表面温室效应,否则它的温度还会更低 。

6. 泰坦大气中的云层不是水冰云,而是甲烷云,泰坦上有类似于地球的完整大气循环,它的大气层会定期下雨,将液态的甲烷和其他有机化合物滴落在其表面上,实际上泰坦的温度恰好是和甲烷成为液体,甲烷在零下182.5摄氏度时凝固,沸点是零下161.5摄氏度 。


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实际上我们对土卫六的了解还远远不够,还有很多内在因素,加上我们现在的科技有限,以目前的情况来说土卫六这颗星球,不适合我们人类居住 。

其他网友观点

首句给出答案:土卫六上有生命的概率远远大过于木卫二 。

土卫六和木卫二是太阳系中除了地球之外,最有可能孕育生命的星球 。


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先来看木卫二 。

木卫二

木卫二个头不大,比月球还小一点儿 。

考虑木卫二上有生命可能的原因是因为它有两个跟地球相似的特点,一是含氧的稀薄大气层;二是地面上有冰,冰层下还有液态水的海洋 。

氧气和水都有了,木卫二具备了生命生存的基本条件 。

不过没有那么乐观,木卫二的氧气是化学反应产生的,太阳光中的电荷粒子撞击冰层产生的水蒸气,水蒸气分解成氢气和氧气 。

地球上的氧气是植物呼吸生成的,生物作用产生的氧 。也就是说,我们先有了生命,才有了氧气,生命是因,氧气是果 。

更为重要的一点是:木卫二上缺乏有机元素,也许在冰层下面有,但是目前没有发现,这样出现生命的概率就很低了 。


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现在来看土卫六

土卫六

土卫六跟木卫二的情况完全不同 。

土卫六个头不小,比水星的体积还大上一点儿 。

考虑土卫六上有生命可能的原因是因为它有浓密的大气层,和丰富的有机元素,另外土卫六也有液态海洋 。现在的土卫六很像在生命诞生之前的早期地球 。

土卫六有浓密的大气层,大气层里98%是氮气,剩余的是碳氢化合物组分 。而土卫六上的液体海洋里流动的不是水,而是液体甲烷 。


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土卫六上的生命

地球上生命,除了植物细菌外,大部分是吸入氧气,呼出二氧化碳 。

如果土卫六上有生命的话,很可能吸入氢气,呼出甲烷 。

地球上的生命体,依靠葡萄糖提供能量 。而土卫六上面的生命,很可能把乙炔当作能量 。

以上推测有两个证据 。

1、在靠近土卫六地表的地方,大气中的氢气快速消失,有可能是被土卫六的生命给吸收了 。

2、土卫六地表的乙炔含量很低,有可能是被生命消耗的结果 。

目前的星际探测器在行星轨道上观测过木卫二和土卫六,登陆的话,只有惠更斯机器人登陆过土卫六,不过那次没有发现生命迹象 。

未来,NASA和欧洲航天局联手,将发射一个潜水机器人登陆土卫六,下沉到土卫六的甲烷海洋里探索生命的迹象 。

到时土卫六上有没有生命就能解开谜题 。

其他网友观点

看了其他几个答案,完全是在胡扯 。

按照主流的观点和探测结果,土卫六上存在生命的可能性非常大,但是,木卫二上也有可能存在生命,只是相比于土卫六,其可能性要小得很多 。

原因如下:

原因:大气层的不同土卫六的大气层


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图 具备真是色彩的土卫六照片

土卫六的发现有着划时代的意义,因为其是整个太阳系内第一颗被发现的具备浓厚大气层的卫星,正是因为这一证据,被科学家们高度怀疑在土卫六上有生命的存在;通过进一步分析土卫六的大气成分,科学家认为其大气层中的甲烷气体可能是土卫六上生命体存在的基础,是生命体赖以生存的来源 。

木卫二的大气层


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图 具备真是色彩的木卫二照片

相比于土卫六,木卫二的大气层极其的稀薄,虽然这一大气层主要由氧气构成,但是这一部分氧气是来自于非生物的,可能是电离作用使得水分子分解产生的 。

科学家进一步猜想,假设木卫二如果有生命的存在,那么可能会生存在木卫二冰下的海洋中 。因为这一冰下海洋与地球上南极地区的Lake Vostok湖相似,可能存在类似于地球上嗜极生物的存在,但是没有证据直接证明这一猜想!

其他:有关土卫六和木卫二的其他观测图片


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图 2004年1月,卡西尼号空间探测器拍摄的土卫六伪彩色照片,从图片可以直观看出土卫六的大气层细节 。


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图 土卫六表面真实图片 来源:ESA惠更斯号探测器


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图 木卫二表面形貌


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图 木卫二高分辨率图,拍摄:旅行者2号

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