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寻求地球之外可居住世界道路上的一个重要里程碑


2017/4/15  编辑:admin 来源:本站整理   

美国(美利坚和众国)宇航局的两个具有丰富观测经验的任务提供了有关联木星和土星的带有海洋的冰冷卫星的新细节, 这进一步提高了我们我自己对太阳系内及其它“海洋世界”的科学兴趣。 这些发现是研究人员利用美国(美利坚和众国)宇航局对土星的卡西尼任务和哈勃望远镜得到的。

太阳系内的海洋世界

就在这两篇文章当中, 卡西尼的研究人员郑重宣告他们就在土卫二(Enceladus)上发现了一种化学能, 而它正好能够为生命提供能量来源, 而哈勃数据信息的研究人员发现了其它一些表明就在木卫二欧罗巴(Europa)上存就在羽流喷发的证据。

图1:此图展示了卡西尼就在2015年穿过土卫二的羽流。 卡西尼和哈勃有有关联于新海洋世界的发现将有助于地球之外生命的未来探测和一个更广范围上的搜寻
版权:NASA/JPL-Caltech

托马斯•祖波森(Thomas Zurbuchen)是美国(美利坚和众国)宇航局就在华盛顿总部的科学任务总局的副局长, 他说, “到就在目前为止, 我们我自己已经去寻找到了距离我们我自己最近并且包含有宜居环境所有请求需要的成分的地方。 这些发现给我们我自己展示了美国(美利坚和众国)宇航局科学任务的内就在关联性, 让我们我自己距离’我们我自己就在宇宙中是否孤独的问题’答案越来越近。 ”

这篇来自于卡西尼任务的文章发表就在了美国(美利坚和众国)的《科学》杂志上, 文章表明因为海洋底部的热液活动系列, 有可能作为生命化学能量来源的氢气正就在被会一直不断地注入到地下海洋中。

图2:此图展示了卡西尼的研究人员认为位于土卫二海洋底部的岩石怎么才能与水互相一起作用产生氢气的过程
版权:NASA/JPL-Caltech

就在卫星海洋中存就在充足的氢气这就意味着微生物(如果它们存就在的话)有有可能会可以通过氢气与溶解于水中的二氧化碳相结合来获得能量。 因为这个化学反应的副产物为甲烷, 所以这种化学反应也被称为“产甲烷(methanogenesis)”, 而就在地球上甲烷是生命之树的根源, 甚至有可能对我们我自己星球上的生命起源也是至关重要。

我们我自己现就在知道, 生命所有请求需要三个主要成分是:液态水, 新陈代谢的能量来源, 和合适的化学成分(主要包括碳, 氢, 氮, 氧, 磷和硫)。 这一次的卡西尼发现已经表明, 土卫二  —— 距离太阳十亿英里、比地球还要远的一个小而冰冷的卫星—— 几乎也拥有宜居性所有请求需要的所有成分。 尽管卡西尼的数据信息没有显示出磷和硫存就在于海洋中, 但是研究人员怀疑它们应该是存就在的, 因为土卫二的岩状核心被认为和包含有这两种元素的陨石从化学组成上来看是相似的。

就在加州帕萨迪纳的美国(美利坚和众国)宇航局喷气推进实验室(JPL)中工作的卡西尼项目科学家琳达•斯皮尔(Linda Spilker)说:“就在土星的小卫星上, 发现生命存就在所有请求需要的化学能是我们我自己寻求地球之外可居住世界道路上的一个重要里程碑。 “

就在2015年10月28日, 是最后、也是最深入一次穿行过土卫二喷发出来的气体和冰冷物质构成的羽流的过程当中, 卡西尼号探测器检测到了氢气。 就在早些时候就在掠飞过程中, 卡西尼也对羽流的组成来进行了采样。 就在这些观测中, 研究人员已经确定羽流中近98%的气体是水, 约1%是氢气, 其余的是包括二氧化碳, 甲烷和氨就在内的其它分子的混合物。

这些测量都是使用的是卡西尼的离子和中性质谱仪(INMS), 该仪器是可以通过检测气体以确定其组成。 INMS本来是预先安排准备对土星卫星泰坦的上层大气来进行抽样。 然而卡西尼就在2005年发现了高耸的羽流(产生于靠近南极的热的裂缝)之后, 科学家将其探测器转向了这个小的卫星。

卡西尼最现在开始并不是想来探测土卫二羽流当中的生命迹象, 实际上, 研究人员并不知道羽流是存就在的, 只有等到探测器到达土星之后才发现的。

此项卡西尼研究的第一作者亨特•维特(Hunter Waite)说:“虽然我们我自己就在目前还再也不能够检测到生命, 但我们我自己发现了食物来源的存就在, 它就像一个微生物的糖果店。 ”

新的研究结果可以能够作为独立证据, 证明就在热带海洋中发生水热活动系列。 以前发表于2015年3月的结果表明热水正就在与海底岩石互相一起作用。 而新发现支持了这一结论, 并补充说明岩石还就在可以通过化学反应产生氢气。

图3:这张合成图显示了一个有可能的羽流喷发物, 彼此相隔两年, 都是来自于木星卫星欧罗巴的同一个个区域。 这两个羽流是当欧罗巴可以通过木星前面的时候, 由哈勃望远镜就在紫外波段所观测得到
版权:NASA/ESA/STScI/USGS

有有关联于哈勃望远镜的新发现发表就在了美国(美利坚和众国)的“天体物理学快报”(The Astrophysical Journal Letters)杂志上, 它报道了2016年对于欧罗巴的一些观测结果, 看到了从卫星表面喷发而出的有可能羽流物质, 详细位置和哈勃就在2014年看到羽流详细位置完全相同。


哈勃两次观测到了欧罗巴表面的羽流喷发

此次新观测到的羽流会一直不断上升到欧罗巴表面约62英里(100公里)的地方, 而就在2014年观察到的羽毛估计之延伸到30英里(50公里)。 两者都对应于非常温暖的区域详细位置, 看起来像是卫星冰壳上的一些裂缝, 美国(美利坚和众国)宇航局伽利略探测器就在20世纪90年代末期的时候曾经看到过。 研究人员推测, 类似于土卫二一样, 这有可能是卫星内部水喷发的一个证据。

图4:绿色高亮椭圆形区域显示了哈勃就在欧罗巴上所看到的羽流。 这块区域也对应着欧罗巴表面的温热区域。 这个分布图是基于由伽利略卫星观测结果所得到的
版权:NASA/ESA/STScI/USGS

“土卫二的羽流与较热的地区相关联, 所以就在哈勃望远镜看到欧罗巴上类似与羽流的特征之后, 我们我自己查看了伽利略卫星热图上的那个详细位置。 我们我自己发现欧罗巴的羽流候选详细位置正好位于热异常区域之上。 “  美国(美利坚和众国)马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的威廉•斯帕克斯(William Sparks)说。 斯帕克斯就在2014年和2016年期间领导了哈勃的羽流研究。

研究人员说, 如果羽流和温暖点相连, 这有可能意味着从卫星的冰冷地壳下方排出的水正就在加热它周围的表面。 另一个想法是, 羽流喷射出来的水以细雾的方式落就在了卫星的表面, 改变了表面颗粒的结构, 从而允许它们比周围其它区域保持一直更长时间的热量。

对于2014年和2016年的观测结果, 该团队使用哈勃望远镜成像光谱仪(STIS)就在紫外波段对羽流来进行了观测。 当欧罗巴从木星的前面经过的时候, 欧罗巴边缘周围的任意一个大气特征都会阻挡木星的一些光线, 从而使STIS能够看到轮廓上的特征。 斯帕克斯和他的团队还就在继续使用哈勃望远镜监测欧罗巴的其它羽流例子, 真的希望能够确定它们出现的频率。

正是基于哈勃望远镜对于欧罗巴有可能的羽流活动系列的监测和卡西尼对土卫二羽流的长期研究, 美国(美利坚和众国)宇航局对于海洋世界的未来探索变得有可能。 特别是, 这两项研究为美国(美利坚和众国)宇航局的欧罗巴快船任务(Europa Clipper mission)奠定了基础, 该计划是就在2020年发射。

美国(美利坚和众国)宇航局总部行星科学主任吉姆•格林(Jim Green)说:“就像我们我自己现就在强烈怀疑的那样, 如果欧罗巴有羽流, 那么欧罗巴飞船队将为它们做好预先安排准备。 ”

哈勃对似乎存就在持续但间歇性羽状活动系列区域的确认, 为之后具有强大科学仪器的欧罗巴任务来进行调查提供了一个非常好的目标。 此外, 斯帕克斯的一些哈勃欧罗巴研究的合作者们也就在预先安排准备一个强大的紫外探测器, 可就在欧罗巴快船任务上搭载, 这样就可以能够做出类似与哈勃望远镜所做的测量, 但距离要近数千倍。 与此同一个时间, 卡西尼INMS团队的几名成员正就在为欧罗巴快船任务开发更为灵敏的下一代观测设备用于飞行。

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