土衛六溫度低至-179 ℃,科學家卻認為有生命存在,為什麼?

2024-06-18   魅力科學君

土衛六是土星最大的衛星,其半徑大約為2575公里,比水星還要大一點,也正是因為如此,早在17世紀的時候,人們就發現了這顆星球的存在。

探測數據表明,土衛六是一顆溫度非常低的星球,其表面溫度可以低至-179 ℃,然而科學家卻認為那裡有生命存在的可能,這是為什麼呢?下面我們就來聊一下這個話題。

正如我們所知,液態水是地球上所有已知的生命必需的物質,那土衛六上有沒有液態水呢?答案是肯定的,實際上,在構成土衛六的物質中,有差不多一半都是水,儘管這些水大多都是處於凍結狀態,但在土衛六的地下深處,卻存在著由液態水形成的「地下海洋」。

土衛六之所以存在「地下海洋」,是因為其內部有足夠的熱量能夠維持一部分水以液態的形式存在,這些熱量主要有兩個來源。

一個是「潮汐加熱」,簡單來講就是,在土衛六圍繞土星公轉的過程中,土星的引力可以不斷地讓它的形狀發生變化,這會導致其內部的物質因為摩擦而產生大量的熱量,另一個則是土衛六有一個相對較大的岩石核心,其中包含了不少放射性元素(如釷、鈾和鉀等),當它們發生衰變時,也會釋放出一定的熱量。

這些熱量不但可以維持「地下海洋」的存在,還會使土衛六存在活躍的地質運動(這一點已經從土衛六上探測到的冰火山現象得到證明)。

根據已知的探測數據,土衛六的表面覆蓋著豐富的碳氫化合物,此外,土衛六的大氣中還含有大量的氮氣(含量約為98%),科學家據此推測,這些物質會隨著土衛六的地質運動進入到「地下海洋」之中,在地下熱量的驅動下,它們會在有岩石和液態水存在的環境中形成更加複雜的有機化合物,進而使生命的出現成為了可能。

有意思的是,除了「地下海洋」之外,在土衛六溫度低至-179 ℃的表面,還可能存在一種另類的生命。

在太陽系已知的所有星球中,土衛六是除地球之外的唯一一顆擁有濃密大氣層、並且在其表面還存在大量液態物質的星球。

不過土衛六表面的液態物質並不是水,而是在低溫環境中呈現為液態的碳氫化合物,這些物質以液態甲烷為主,它們廣泛地分布在土衛六的表面,形成了眾多的「河流」、「湖泊」和「海洋」(如下圖所示)。

順便講一下,土衛六表面的甲烷還可以像地球上的水一樣循環,也就是說,這顆星球上也會像地球上一樣下雨(只不過那裡下的雨是甲烷雨),而這樣的情況,也使得土衛六的地形地貌與地球很是相似。

需要知道的是,已知生命之所以需要液態水,是因為生命的活動依賴於大量的化學反應,而地球表面廣泛存在的液態水,則是一種可以讓參與化學反應的物質進行充分接觸的良好溶劑。

從理論上來講,液態水並不是生命唯一的選擇,在沒有液態水的情況下,生命也可以選擇液態甲烷來充當溶劑。

科學家認為,雖然液態甲烷的溶解能力並沒有液態水那麼優秀,但一些脂類有機化合物,也是可以少量地溶解於液態甲烷中,這就使得基於液態甲烷的生命成為了可能。

不過在這種生命的生化反應中,其他的有機分子必須連接在油脂分子上,因此它們的生命活動將會比我們已知的生命遲緩得多,根據科學家的推測,這種生命可能會呼吸氫氣,通過消耗乙炔來獲取能量。

已知的探測數據表明,在土衛六的大氣和星球表面,存在著一種被稱為「丙烯腈」的複雜有機物,其化學式為「C2H3CN」,計算機模擬結果顯示,在低溫的液態甲烷中,這種物質可以形成能穩定的封閉膜,並且柔韌性很高。

所以科學家推測,如果土衛六表面真的存在生命,那它們的細胞膜就應該是由這種物質構成。

總而言之,從理論上來講,土衛六上有可能存在兩種截然不同的生命形式,一種存在於「地下海洋」,一種存在於其星球表面,而這正是科學家認為那裡有生命存在的重要原因。

不過就目前的情況來看,這也能說是基於已知探測數據以及相關理論的猜測,實際情況是否如此,還有待進一步的探索,期待在未來的日子中,科學家會有更多發現,進而確定土衛六上是否真的存在生命。