為什麼找水,而不是直接找生命
我們只知道如何辨認一種生命,也就是我們自己的生命。在這種生命裡,水是溶劑,碳構成分子的骨架,而能量流讓化學反應遠離平衡。針對這些特徵,我們可以製造儀器,送到10億公里外。至於「如果那裡的一切運作方式都不一樣呢」,就沒辦法據此製造儀器。因此,搜尋策略就叫作「追著水找」。
很長一段時間,人們認為液態水只會存在於太陽周圍一條狹窄的帶狀區域:靠近太陽會蒸發,遠離太陽會結冰。木星和土星的衛星推翻了這個想法。加熱它們的不是陽光,而是潮汐:質量龐大的行星會在拉長的軌道上拉伸、擠壓衛星,內部摩擦釋放熱量,冰層下便能維持一座鹹水海洋。熱量從下方,也就是岩石內部而來。候選名單變長了,大家也開始用同一套階梯逐一檢驗它們。
找到水。 不是冰,也不是蒸氣,而是液體。重力、磁場,以及表面對潮汐的反應方式,都能透露它的存在。
找到能量。 數公里厚的冰層下沒有光,因此必定有其他機制在運作:潮汐熱,或水與高溫岩石的反應。
找到化學物質。 碳、氮、磷、鹽類,這些都是組成分子的原料。科學家會在噴流和古老湖泊的沉積物中尋找它們。
捕捉不平衡。 一種分解速度很快、卻仍然存在的氣體,必定有某種東西持續補充它。這還不是生命,但足以成為靠近觀察的理由。
四個去處:火星和3顆冰衛星
火星是4個地方中唯一一個可以降落並挖掘的地方。表面沒有液態水:大氣太稀薄,水會沸騰並以蒸氣逸散。不過,痕跡還留著:火星探測車行駛在通常由靜止水體留下的層狀沉積物上,並把樣本封存起來,希望有一天能帶回地球。
木衛二、土衛二和土衛六的構造則不同:它們都有海洋,但海洋藏了起來。差別在於冰層外殼的厚度,而這決定了要抵達水有多困難。
這些數字都是約略值:冰層厚度是透過重力,以及潮汐使表面變形的方式間接測量的。但土衛二的優勢不只有冰層薄。在它的南極,地殼已經裂開,海洋以蒸氣和冰塵噴流的形式噴入太空。「卡西尼號」曾穿過這道噴流,資料中發現了鹽類、有機物、分子氫,之後又發現了磷酸鹽。這些跡象顯示,底下的水正與高溫岩石接觸。土衛六則相反:它的河流和湖泊就在表面,只是由甲烷構成,而水則位於深處。
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來源
- 內容參考「卡西尼號」和「伽利略號」任務、關於土衛二噴流成分的研究(分子氫,Science,2017年;磷酸鹽,Nature,2023年),以及歐羅巴快船號和JUICE任務的計畫。