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地球之外,最可能孕育生命的星球就是它!科學家證實木衛二噴發海洋水柱,20年前的太空謎團有解

人類找到太空宜居星球的夢想又跨了一大步!國際著名學術期刊《自然天文》14日發表一項重大研究成果,一批科學家解開探測器「伽利略號」1997年突遇異象的謎團,證實木星衛星「木衛二」存在「羽流」現象,其冰層下的海洋確實會噴出高達100公里高的水柱。木衛二冰封的表層下蘊藏著比地球大2倍的海洋,因此被認定為地球以外最可能有生命跡象的星體。如今證實木衛二有噴發水柱的存在,科學家便可以採集水柱內的海水成分,分析有無微生物或有機化合物。

木衛二:地球外最可能孕育生命的星體

木衛二(Europa),西元1610年由義大利天文學家伽利略(Galileo Galilei)觀測發現,它是太陽系裡第6大衛星、木星的第4大衛星,與月球體積相仿。木衛二擁有與地球相似的金屬地核與岩石地層,其表面覆蓋厚厚冰層,科學家普遍認為,冰層底下可能含有溫暖的液態水,也就是海洋,而且水量是地球海洋的2倍。

一批科學家近年研究美國太空總署(NASA)發射的探測器「伽利略號」(Galileo spacecraft)於1997年蒐集的觀測數據發現,木衛二有「羽流」(plume)的存在,也讓科學家多年來的推測得到證實──除了地球以外,木衛二確實是太陽系之中最有可能孕育生命的星球。「羽流」意指一個局部熱源上面有大片流體存在,則熱流體將會上升而形成一狹窄柱狀。若木衛二的「羽流」現象還算普遍、表層時常噴發來自地下海洋的水柱,那麼NASA及歐洲太空總署(ESA)可發射太空探測器到木星軌道附近,接近木衛二、採集噴發的成分,分析是否有微生物的存在。

NASA宣布,木衛二上疑似發現噴發水柱,可供探測生命跡象。圖為木星翦影。(美聯社)
科學家證實,木衛二的表面確實會噴發水柱,可供探測生命跡象。圖為木星翦影。(美聯社)

伽利略號干擾謎團有解?木衛二可能正好噴發海洋水柱

伽利略號探測器1989年升空,1995年接近木星,並在木星附近完成各項觀測任務,直到2003年撞向木星、結束長達14年的任務生涯。1997年12月16日,伽利略號的飛行軌道最靠近木衛二,它落到木衛二海拔405公里處時,探測器接受到突如其來強大的異常現象,但當時的科學家無法解釋原因。2012年至2016年間,NASA天文學家透過哈伯太空望遠鏡(HST)傳回的影像照片,觀察到木衛二表面疑似有水柱噴發,而這項發現也帶給仍介意伽利略號1997年異常徵兆的科學家們重大的啟發。

美國密西根大學(University of Michigan)氣候和太空科學工程系副教授賈先哲,以及曾執行伽利略任務的資深天文學家、加州大學洛杉磯分校(UCLA)空間物理學退休教授齊維森(Margaret Kivelson)等專家認為,木衛二的「羽流」現象可能是伽利略號接收到異常訊號的原因,他們開始回過頭去分析伽利略號20年前的資料。齊維森表示:「1997年12月最靠近木衛二的那趟飛行中,有些異常現象,我們沒有完全理解。直到我們回頭更仔細地分析數據,才發現這些異常現象是由於木衛二當時正飛越羽流。」

回到1997年12月16日,伽利略號以時速3590公里飛越木衛二時,探測器突然感測到一陣快速且劇烈的磁場變化,探測器動力來源「電離氣體」(ionised gas)的密度迅速增加。賈先哲發現,木衛二表層噴發出地底液體、產生高度超過100公里的水柱時,也會導致儀器讀出一模一樣的數據。研究指出,當水柱從木衛二噴發時,氣體分子被高能量水粒子擊碎,分子進而離子化成為電離子,因此導致激烈的磁場變化和電離氣體的密度激增。

歐美太空總署將派探測器檢測有無生命

賈先哲等科學家成功地解析20年前伽利略號遇見的異常跡象,證明了木衛二確實有「羽流」現象,並把研究成果刊於14日的《自然天文》(Nature Astronomy)期刊。這項研究使未來探索木衛二的太空任務更有成功的希望,NASA的木衛二任務「歐羅巴快艇」(Europa Clipper)將於2020年代執行,最終目標為確認木衛二能否孕育生命、適合生物居住;ESA計畫於2022年發射「木星冰月探測器」(Juice),主要目的是依序環繞木衛二、木衛三(Ganymede)、木衛四(Callisto)飛行,對這3顆衛星深入考察,預計將研究衛星起源與演化、周遭輻射環境等。

賈先哲表示:「目前已有羽流的證據,這些太空探測船很可能直接測量到,從地下海洋噴發出的羽流物質。評估木衛二孕育生命的可能性時,這些觀測結果將為我們提供重要的資訊。」天文學家史巴克斯(William Sparks)帶領科學家團隊以哈伯望遠鏡發現木衛二的「羽流」現象,他認為能獨立確認「羽流」真實存在是很好的,他說:「木衛二的表面冰層下含有鹽水海洋,也就是生物能居住的地方。我認為這是除了地球以外,最適合生物居住之處。探索出木衛二星球內存在什麼生命體的話,會是很棒的事。」

地表嚴寒,生物得跟海底熱泉並存

儘管木衛二具有「羽流」現象可證明海洋的存在,仍有多數科學家認為這顆星體不太可能是生物的宜居天堂。木衛二的冰封地表溫度不曾高過攝氏零下160度,整個星體獲取溫度的方式是藉由木星的潮汐力,升高木衛二地殼的溫度,促使接近地殼的海洋保持流動性。若木衛二真有生命體存在,那麼這些生物可能得在海底熱泉附近生存,才能躲過地表上寒冷的永夜。

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