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尋覓外星生命
（2008年01月29日 10:52）
來源︰《大自然探索》 2007年第12期
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□作者: 徐永
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木衛二︰地下是否有海洋
木衛二是一顆大小與月球差不多的衛星，環繞木星運行。偶然一瞥，它是一個死寂的世界，荒蕪的表面結著厚厚的冰，整個表面覆蓋在冰層里。然而，“伽利略號”飛船拍攝的照片表明，它的表面下具有異常的特征——全球覆蓋著復雜的線狀“網絡”，類似于漂浮在北冰洋上的冰山。據此，科學家推測，在它結冰的表面下存在一個巨大的液體海。如果木衛二表面下確有液體海，就一定有熱源阻止它結冰。另一方面，木星衛星上應當含有早期生命所需的一切化學物質，如果木衛二表面下有海洋，就有可能出現生命。
創造生命是需要能量的，那麼熱源從哪里來？來自潮汐力。木星和它的63 顆衛星組成了一個復雜的木星系統，木衛二是這個系統的一員，在系統的引力作用下圍繞木星運行。由于系統內部天體引力是隨時變化的，所以作用在木衛二上的引力也隨時變化，這樣就產生了潮汐。潮汐力加熱了木衛二內部的核心區域，使其溫度上升。如果潮汐力足夠強，能把木衛二的核心周圍區域加熱到較高溫度，使那里的冰融化，甚至使海底含有“火山熱液口”，那麼衛星表面就會出現裂縫，噴出溫暖而又營養豐富的水。在地球上，海底熱液口附近存在許多簡單的生命形式。在木衛二上情況是否類似？這個問題目前還沒有答案。美國宇航局計劃發射“木衛二軌道站”飛行器，用機器人去尋找木衛二的地下生命。
土衛六︰早晚都會有生命
土衛六是土星最大的衛星，也是太陽系中唯一有稠密大氣的衛星。土衛六大氣里有橘黃色的霧，其成分與地球大氣相同，主要是氮，也有甲烷、乙烷和其他有機分子。所以，土衛六的大氣與地球上生命開始時期的大氣很相似。有人形象地說，今天的土衛六就像40 億年前的地球。
但兩者也有不同。土衛六是一個寒冷的世界，表面溫度低到-180℃。在那里，水結成冰，任何化學反應都變得很緩慢。所以，在今天的土衛六上，發展生命的機會很小。不過，這種情況並非與生俱來，在很久以前，土衛六或許比今天溫暖得多，曾經有液態“海水”在表面流淌，這種“水”可以養育有機生命。當土衛六開始全面結冰時，這些生命形式可以在表面下生存下來。然而，如今生活在這里的任何生命（假如真的存在這樣的生命的話）都不能依靠遙遠的太陽提供能量，而只能靠土衛六“海洋”里的化學物質為生。
從地球上是看不到籠罩在霧靄里的土衛六的，只能用兩種方法測量，一是用雷達測量，二是用空間探測器深入到它的大氣層里面去探測。第一艘土衛六探測器是“惠更斯號”，它在2005年1 月14 日登上土衛六表面。傳回的照片顯示，土衛六表面似乎有運河一樣的“排水系統”伸進黑色的湖內或海中，暗示土衛六似乎存在生命。不過，也有科學家指出，土衛六雖是迄今發現的地球以外表面有流體的唯一地方，但這里沒有水，湖內的液體是甲烷和乙烷。根據科學家對碳12 和碳13 比值的測量，土衛六大氣中缺乏產生生命的碳12。因此，至今無法證明今天的土衛六上面究竟有沒有生命存在。
然而，就算今天的土衛六上面沒有生命，幾十億年後也應該會有。屆時，太陽將變成一顆紅巨星，體積膨脹約50 倍，土衛六表面溫度將因此上升到-100℃左右。這時，由水和氨的混合物凍結成的表面將會融化，土衛六就有可能出現生命或新一輪生命。
不肯露面的“兄弟”
如果說地球不是宇宙中唯一的生命之星，那麼地球人的兄弟在哪里？
有人問︰“地球是宇宙中唯一的生命之星嗎？”美國著名天文學家德雷克如是回答︰不是，僅在銀河系內就可能有1 萬個文明世界。那麼，宇宙中哪里才有地球人的遙遠兄弟呢？
太陽系外，最有可能存在生命的星球又有哪些呢？起初，科學家以地球上的生命過程為探索地外生命的樣板，認為生命誕生和繁衍應該具備以下全部條件︰有堅硬的石質表面，有大氣層，有液態水和適宜的溫度。這樣的條件在恆星上不具備，因為恆星表面溫度太高。以太陽為例，其表面溫度高達6000℃，不用說生命不能生存，就連地球上最難熔化的鎢絲，到了太陽上也要化為“蒸氣”。
因此，科學家認為，只有圍繞一些恆星運行的行星上才有可能孕育生命。這些恆星不能是溫度很高的“早型星”（處在演化早期的恆星），因為它們的紫外輻射太強；也不能是能量不足的“晚型星”（處在演化晚期的恆星），因為這種星的壽命長度達不到生命進化所需的時間（億萬年）要求。只有在類似太陽的中年恆星周圍運行的行星上，才可能存在生命。
既然生命應該只存在于中年恆星周圍的行星上，那麼，除了在太陽系行星上尋找地外生命，還應該在太陽系以外的行星上去尋找。如何尋找太陽系外行星呢？天文學家從太陽系內行星圍繞太陽轉得到啟發，把目光瞄向太陽型恆星。
可是，僅在銀河系中，與太陽類似的恆星（太陽型恆星）就多達約750 億顆。茫茫“星海”中，如何才能找到一顆圍繞恆星轉的行星呢？須知，這樣的行星的“母星”（行星繞著轉的恆星）比行星本身要亮幾十億倍！在恆星周圍尋找行星，簡直比在光焰無比的原子彈爆炸光焰中尋找一只螢火蟲還難！在這里，天文學家的老辦法——用望遠鏡觀測不靈了，唯一的方法就是測量行星在母星上產生的效應。
一顆作軌道運動的行星在其母星上會產生兩種效應。首先是恆星位置移動。恆星都是在平滑的橢圓形軌道上繞它所在的星系中心緩慢運動的，如果恆星周圍有不止一顆行星繞著轉，它們合成的引力就會猛然把恆星拉出它的平滑軌道，使它在繞星系運行的軌道上出現微微擺動。天文學家稱這種現象為“攝動”。測量出攝動大小，就可以判定行星大小及其到母星的遠近。第二種效應是星光變化。恆星發射的光線是固定的，然而當一顆行星在恆星前面通過時，就像月球遮住太陽光發生日食那樣，部分星光被遮住，恆星就會變暗。這種情況被稱為“行星掩星”。測量行星掩星時恆星亮度的變化，就能知道有沒有行星環繞恆星作軌道運動。
1995 年，利用這些效應，瑞士天文學家梅奧和奎洛茲首先在飛馬座51 星周圍找到了一顆行星。這一發現猶如一股沖擊波，沖開太陽系外行星的樊籠，使它們一個個來到人間。僅十多年時間，就有240 多顆太陽系外行星進入天文學家的視野。它們中大多數是質量和木星相近的氣體巨行星，軌道分為兩類，其中一類接近它們的母星，叫做“熱木星”。熱木星並非生來就靠近母星，它們是後來才遷移到母星附近的。另一類則在比較扁的橢圓形軌道上運行。
在太陽系外行星上並非都有生命存在，生命只可能出現在地球型行星上。所以，尋找太陽系外生命不是尋找普通行星，而是尋找地球型行星。但是，在目前發現的240 多顆太陽系外行星中，還沒有一顆是像地球這樣的較小的石質行星，而都是較大的木星型行星。出現這種情況並不意味著不存在地球型行星，而是地球型行星較小，不容易被探測到。
電腦模擬表明，熱木星是在行星系統發展初期形成或遷移到母星附近的，如果一個正在成長的行星系統能夠保持有足夠塵埃，能夠十分緩慢地形成地球型行星，那麼在已知的太陽系外行星系統中，就有一半能在“可居住區”（環境條件適合生命存在的空間地帶）內形成質量與地球相當的行星。在較扁的橢圓形軌道上運行的氣體巨行星系統，通常不存在地球型行星。但是，有1/3 的太陽系外行星系統能在居住區內形成質量與地球相當的行星。尤其令人鼓舞的是，只要氣體巨行星在遠離居住區的地方不離開軌道，它們產生的行星系統就和太陽系類似。
有關研究表明，在太陽系外的行星系統中並不缺乏地球型行星。美國宇航局和歐洲空間局打算在今後10 ∼ 20 年內，派遣兩艘飛行器尋找地球型行星。歐洲空間局的飛行器叫做“達爾文”，用6 架1.5 米望遠鏡進行觀測。美國宇航局的飛行器叫做“地球型行星發現者”。這些飛行器升空時，地球型行星恐怕就會向我們招手了。
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文章作者:徐永
責任編輯:skylook
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