事实证明,你真的可以刮擦欧罗巴的表面来寻找生命。
在今天发表在《天文学自然》杂志上的一篇论文中,喷气推进实验室(JPL)的一组研究人员声称,即使在受到最恶劣辐射的区域,你可能也只需要挖掘到冰层表面以下20厘米(不到8英寸)的深度,就可以找到木星卫星欧罗巴上存在生命的证据。
欧罗巴是木星的四颗大卫星之一,已知其下方存在一个海洋,被认为是太阳系中最有可能存在生命的地点之一。但这颗卫星还暴露在木星巨大的强烈辐射之下,这种辐射范围远远超出了木星本身。虽然欧罗巴厚冰壳下的生命会得到很好的保护,但研究人员想知道是否仍能在表面找到生命的证据,或者它们是否会被辐射破坏。
“我们早就知道,欧罗巴表面的辐射非常强烈,就像置身于粒子加速器内部一样,”喷气推进实验室的研究科学家、该论文的首席作者汤姆·诺德海姆(Tom Nordheim)说。
以下是生命证据如何从下方海洋到达上方表面的一个大致设想:欧罗巴已知有一些活跃的“羽流”,有点像冰喷泉,会将数英里外的海水喷射到太空中,然后又落回表面。那些海水可能像我们星球上的海水一样,充满了微生物和其他与生命直接相关的化学物质。微生物生命不太可能在短暂的太空旅行中存活下来。但生命的副产品可能会。这项研究想知道这些副产品能存活多少,以及未来的美国宇航局任务是否能够探测到它们。
该研究考察了木星的辐射在哪里最为强烈。在这些区域,地表持续受到辐射的强烈冲击,以至于一些氨基酸(蛋白质的构成单元)无法存在。但在地下4到8英寸处,这些氨基酸得到了更多的保护。这可能是这样工作的:来自内部海洋的氨基酸被喷射到太空中,由于辐射而发生变化,落回地表,并在允许一些氨基酸存活的时间尺度内被更多的冰沉积覆盖。反过来,未来的着陆器只需要钻取足够深的核心样本,就能找到氨基酸并确认欧罗巴是否适合生命生存。在辐射最不强烈的区域之外,氨基酸可能就在地表之下。
“即使在最恶劣的辐射区,你真的只需要刮擦表面就能找到未被破坏的物质,”诺德海姆说。
这对美国宇航局未来关于欧罗巴的计划有着重大意义。2022年,美国宇航局将发射“欧罗巴快船”(Europa Clipper)飞往木星系统。为了保护探测器免受留在欧罗巴轨道上会遇到的辐射,快船将actually进入木星轨道,并对欧罗巴进行几次近距离飞掠。国会拨款语言要求任务包含一个着陆器,尽管美国宇航局在很大程度上一直专注于轨道器设计。这项研究表明,使用着陆器寻找生物特征(无论是在2022年还是在更远的欧罗巴任务中)并非一项艰巨的任务。
关于着陆器的初步计划表明,它可能能够钻入欧罗巴10厘米深处,但这些计划是去年发布的,并且可能会发生变化。
“这表明我们可以钻探,而且我们可以在相对较浅的深度进行钻探,”研究行星宜居性的SETI研究所科学家金伯利·沃伦-罗兹(Kimberley Warren-Rhodes)*说。“这大大提高了我们去寻找宜居环境的能力。”(沃伦-罗兹并未参与这项研究。)
尽管很多人可能希望亲自探索欧罗巴,但机器人探索目前是我们最好的选择。虽然辐射对欧罗巴的某些区域影响比其他区域更严重,但无论你降落在哪里,无处不在的辐射对人类来说都将是致命的。“当然,避开这些辐射区域会更有益,但我认为站在欧罗巴的任何地方对人类来说都不是一个安全的环境,”沃伦-罗兹说。
该团队接下来的步骤包括深入研究欧罗巴的磁场和电离层如何与木星的辐射带相互作用,以及可能如何抵挡它们。关于欧罗巴的数据在一定程度上受到美国宇航局20世纪90年代和21世纪初绕木星运行的“伽利略号”(Galileo)探测器高增益天线故障的阻碍,但诺德海姆表示,现有数据足以构建良好的欧罗巴模型。如果这些模型确实发现欧罗巴的磁场能够保护这颗卫星免受辐射,那么寻找这颗卫星上的生物特征的前景可能会更加光明,甚至可能确定轨道器如何进行搜索。
无论未来的研究结果如何,在太阳系中寻找生命仍然是一个深刻而沉重的问题。幸运的是,今天的研究表明,外空生物学家可能不必像他们最初认为的那样深入挖掘就能找到答案。
更正 7/27:本文早期版本错误地将金伯利·沃伦-罗兹博士识别为艾米·沃伦博士。