生命從何而來？這個問題已經(jīng)被各方各界爭執(zhí)了數(shù)千年。宗教人士贊成神創(chuàng)論，自然科學(xué)堅定認(rèn)為生命由宇宙自然演化產(chǎn)生，然而四十億年之前地球究竟如何從一片洪荒之中誕生出生命的種子，卻仍舊是個未知數(shù)。也正因此，一部分學(xué)者將目光放到了地球之外，有沒有一種可能，生命其實(shí)是誕生于其他天體之上，被那些彗星和流星裹挾來到地球上繁衍生息的呢？

外來生命假說并非空穴來風(fēng)。鑒于一些天體上已經(jīng)探測到了各種有機(jī)分子，例如氨基酸、核苷酸等，而這些有機(jī)分子也常被認(rèn)為是生命起源的基礎(chǔ)。加之流星和彗星等天體在太陽系中漫游，有可能在地球早期當(dāng)它們進(jìn)入大氣層或著陸地球時，便將生命種子帶入了地球。而這一假說同時也暗示著，宇宙當(dāng)中應(yīng)該存在著孕育生命的溫床。

(資料圖片)

一、不太尋常的生命起源

雖然恒星宜居帶的類地行星一般被作為理想的生命誕生地，但一些另辟蹊徑的天文學(xué)家，卻將目光移向了更為次級數(shù)量卻更為龐雜的另一種天體——衛(wèi)星。

這些質(zhì)量遠(yuǎn)小于恒星的天體，在宇宙中其實(shí)是更為普遍的存在。太陽系中只有一顆恒星，8顆行星，但是已經(jīng)確定的衛(wèi)星卻有224顆。并且宇宙中的這些衛(wèi)星中的很大一部分，可能都有液態(tài)水——目前認(rèn)為孕育生命所必需的化合物——存在于表面或者內(nèi)部。在太陽系中，木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四以及土衛(wèi)二、土衛(wèi)四、土衛(wèi)六上都顯示出內(nèi)部存在液態(tài)水的跡象，而神奇的土衛(wèi)六，甚至在表面坐擁大量液態(tài)有機(jī)物。

發(fā)布在美國天文學(xué)會旗下期刊《美國天文學(xué)會研究簡報》上的一篇文章，探討了一種新的生命起源方式，即生命起始于那些宇宙早期就大量形成的類似土衛(wèi)六的攜水衛(wèi)星。

圖/惠更斯號探測器由卡西尼號探測器攜帶，于2004年12月24日與母船分離，飛往土衛(wèi)六，成功軟著陸。版權(quán)：NASA

衛(wèi)星往往伴隨著恒星和行星一同形成，其中有一些具有同地球類似的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。雖然同恒星的距離可能會影響其表面的水資源情況，但卻很少會影響其內(nèi)部的水。這就使得存在大量的衛(wèi)星，其內(nèi)部存有大量的液態(tài)水，并且可以在相當(dāng)長的時間內(nèi)一直保持一個較為適宜的環(huán)境狀態(tài)，或許使得簡單生命在這種衛(wèi)星內(nèi)部誕生成為了可能。

雖然在宇宙最早期，金屬元素占比還十分少。但隨著星系間天體不斷演化，金屬豐度逐漸提升，同時這種類型的衛(wèi)星數(shù)量也越來越多，逐漸使得最早的生命形式出現(xiàn)在土衛(wèi)六衛(wèi)星上的幾率不斷攀升。土衛(wèi)六這樣表面存在有大量液態(tài)有機(jī)物的天體，或許也為不同于地球形式的生命誕生提供了可能性。

不僅如此，在詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空并展開觀測之后，科研人員利用其搭載的高精度光譜分析儀以及高靈敏度的紅外探測器，在望遠(yuǎn)鏡傳回的觀測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了許多有趣的新結(jié)論。比如賓夕法尼亞州立大學(xué)的科研團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一批同銀河系質(zhì)量相當(dāng)，但是卻存在于大爆炸之后宇宙初期僅5至7億年的大質(zhì)量星系；康奈爾大學(xué)的研究人員則發(fā)現(xiàn)了一個具有非常高的金屬豐度的古早星系——誕生于大爆炸后14億年，卻擁有同太陽相當(dāng)?shù)慕饘僭乇壤@些發(fā)現(xiàn)或許都在暗示我們，人類對于早期宇宙的演化情況或許仍舊存在許多誤解，這個時空的演化和迭代速度可能遠(yuǎn)比我們所設(shè)想的要快許多。

因此，如果能夠在土衛(wèi)六上發(fā)現(xiàn)簡單生命結(jié)構(gòu)存在或者曾經(jīng)存在的跡象，那或許將徹底改變?nèi)藗儗τ谏鹪吹目捶ā?strong>因為這意味著自宇宙誕生至今，在無數(shù)的早期攜水衛(wèi)星上，或許都能夠誕生簡單的生命形式，從而為生命播撒向廣大的宇宙之中提供了基礎(chǔ)。由此也將推斷出，宇宙中存在生命的天體將遠(yuǎn)比之前所設(shè)想的要多得多。

圖/惠更斯號探測器于北京時間2005年1月15日發(fā)回首批數(shù)據(jù)，包括土衛(wèi)六的影像資料。版權(quán)：NASA

二、名為泰坦，卻并非滅霸故鄉(xiāng)

土衛(wèi)六又名泰坦，是土星最大的衛(wèi)星，也是太陽系內(nèi)第二大的衛(wèi)星，直徑約為5150千米，甚至比水星還要大一些。1655年，荷蘭天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯在用天文望遠(yuǎn)鏡觀察土星時，意外注意到了土星旁邊的土衛(wèi)六，這是這顆衛(wèi)星首次進(jìn)入人類的視野范圍內(nèi)。

土衛(wèi)六是太陽系中最迷人的景區(qū)之一——如果真的可以去旅游的話。這兒也是除了地球之外人類唯一探測到表面具有穩(wěn)定液體的世界，這些液體在土衛(wèi)六表面形成了河流、湖泊和海洋。只不過這些液體并非水，而是液態(tài)的甲烷和乙烷。這也使得土衛(wèi)六具有著同地球非常相似的天氣特征——蒸發(fā)、降水構(gòu)成的液體循環(huán)。

同時，有機(jī)塵暴侵蝕了土衛(wèi)六的表面，塑造出豐富多樣的地貌特征，探測器在這顆衛(wèi)星上找到了包括山脈、平原、盆地、火山和撞擊坑等一系列結(jié)構(gòu)。在土衛(wèi)六上曾發(fā)現(xiàn)一座高達(dá)1000米的休眠冰火山，其周圍被巨大的沙丘所環(huán)繞，且具有深達(dá)1200米的火山口。這是人類目前在衛(wèi)星上探測到的最大的冰火山之一。當(dāng)其爆發(fā)時，會釋放出大量熾熱的融冰和氣體。土衛(wèi)六的南極區(qū)域還有一個非常大的湖泊——克拉肯海，這是太陽系中最大的液態(tài)甲烷湖泊。

由于潮汐鎖定，土衛(wèi)六自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是一致的，同月球是相似的。也就是說，土衛(wèi)六有一面永遠(yuǎn)朝向土星，另一面則永遠(yuǎn)背向土星。土衛(wèi)六擁有一個厚厚的大氣層，主要由氮?dú)鈽?gòu)成，還含有一些甲烷和其它氣體。這個大氣層非常密集，壓強(qiáng)約為地球的1.45倍。

土衛(wèi)六表面接收到的太陽光能量大約只有地球的1%，并且這些能量在到達(dá)地面之前大多會被大氣中的成分吸收，因此其表面非常寒冷。不過好在大氣中的甲烷等溫室氣體成分在土衛(wèi)六表面產(chǎn)生了較強(qiáng)的溫室效應(yīng)，否則其表面溫度將會更低。

在土衛(wèi)六的大氣中，氮?dú)馐亲钪饕臍怏w，占比高達(dá)97%，是太陽系內(nèi)唯一一顆除地球外大氣中富含氮?dú)獾男乔?。由于表面溫度極低，土衛(wèi)六大氣中只有少量水蒸氣存在于平流層中。

有機(jī)化合物氣體組成的云層通常覆蓋著土衛(wèi)六表面1%左右的范圍，不過歷史上也曾觀測到云層增加到覆蓋率8%的情況，這同土衛(wèi)六表面的氣候變化有直接關(guān)系。2022年11月，韋布望遠(yuǎn)鏡與地面的凱克望遠(yuǎn)鏡曾協(xié)同觀測到了土衛(wèi)六表面云層快速變化的圖像。

圖/土衛(wèi)六的南極區(qū)域還有一個非常大的湖泊——克拉肯海（Kraken Mare），這是太陽系中最大的液態(tài)甲烷湖泊。版權(quán)：NASA

三、表面冰窟，內(nèi)部溫床

土衛(wèi)六的表面溫度極低，平均溫度只有-179℃，部分地區(qū)常年溫度低于-200℃，土衛(wèi)六南極地區(qū)發(fā)現(xiàn)的火山口附近的溫度比其他區(qū)域稍高一些，但也只有-160℃左右。極端的嚴(yán)寒使其表面成為了生命禁區(qū)。

雖然土衛(wèi)六表面溫度非常低，但是研究人員認(rèn)為土衛(wèi)六內(nèi)部可能存在一個液態(tài)海洋，這個液態(tài)海洋的溫度或許高于-20℃，足以為可能存在的生命提供溫暖的環(huán)境。

一部分學(xué)者認(rèn)為，土衛(wèi)六的海洋環(huán)境與地球的深海環(huán)境非常相似，而地球的深海環(huán)境中已知存在著一些生命體，這為土衛(wèi)六的海洋中存在生命提供了可能性。土衛(wèi)六的內(nèi)部海洋中或許存在大量的液態(tài)水，而這是生命存在的基本條件之一。此外，土衛(wèi)六海洋中的熱液噴口可能會釋放出各種礦物質(zhì)和有機(jī)化合物，為生命提供了營養(yǎng)。

在地球的深海環(huán)境中存在著大量的深海熱液噴口，這是一種在海底噴出熱水和化學(xué)物質(zhì)的噴口，通常位于海底的裂縫或火山口附近。熱液噴口周圍的水溫可以達(dá)到幾百攝氏度，而且富含硫化氫、甲烷、二氧化碳等物質(zhì)。這種極端的環(huán)境條件對大多數(shù)生物來說都是致命的，但熱液生物卻能在這種環(huán)境下生存繁衍。

熱液生物是一類生活在深海熱液噴口周圍的生物。它們依靠熱液中的化學(xué)能生存，因此被認(rèn)為是一類化學(xué)合成生物。熱液生物的種類非常多樣，包括細(xì)菌、藍(lán)菌、無脊椎動物和魚類等。它們之間形成了復(fù)雜的食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)成了一種特殊的深海生態(tài)環(huán)境。如此推理，是不是類似的生物群落也可能存在于土衛(wèi)六的海洋中？

即便如此，土衛(wèi)六上仍舊危機(jī)重重。

首先，土衛(wèi)六的內(nèi)核遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球，這就意味著它的磁場很弱，導(dǎo)致土衛(wèi)六會時刻處于太陽風(fēng)暴與其它宇宙線的轟擊之中，這對于生命來說是極為致命的威脅。其次，土衛(wèi)六平均表面溫度低于-180℃，幾乎沒有現(xiàn)有已知的生物能夠在這樣的低溫下長期生存。這顆衛(wèi)星的氣候變化可能非常極端，凱克望遠(yuǎn)鏡與韋布望遠(yuǎn)鏡先后對其表面云層的觀測研究顯示，土衛(wèi)六上空的云層活動是非常頻繁的，使得云的形狀變化非常迅速。

四、前仆后繼的土衛(wèi)六探測者

人類對土衛(wèi)六曾幾度發(fā)射探測器進(jìn)行觀測，20世紀(jì)70年代末至80年代初，依托于先鋒11探測器、旅行者1號和旅行者2號任務(wù)，研究人員首次得到了土衛(wèi)六第一批詳細(xì)的觀測數(shù)據(jù)和衛(wèi)星圖像。

卡西尼號探測器于2004年抵達(dá)土星，拍攝并傳回了第一張土衛(wèi)六表面的直接圖像，在2017年它進(jìn)入土星大氣層焚毀前，曾飛越土衛(wèi)六一百多次，傳回了大批土衛(wèi)六的光譜數(shù)據(jù)。

2005年1月14日，卡西尼-惠更斯號探測器降落在土衛(wèi)六地表，著陸后同卡西尼號進(jìn)行了近10分鐘的聯(lián)系，最終耗盡能源而于當(dāng)日結(jié)束了歷史使命，不過失去行動能力之前，惠更斯號還是拍攝并傳回了人類歷史上第一張土衛(wèi)六表面照片。

美國航天局的科學(xué)家，曾在土衛(wèi)六中發(fā)現(xiàn)了一種叫做環(huán)丙烯亞基的復(fù)雜有機(jī)分子化合物。作為一種簡單的“閉環(huán)”分子，環(huán)丙烯亞基可能有機(jī)會產(chǎn)生更為復(fù)雜的化合物，從而有助于創(chuàng)造生命誕生所需的條件。值得注意的是，這是一種非?；钴S的化學(xué)分子，在土衛(wèi)六的大氣層中應(yīng)該會很容易發(fā)生分解。美國國際商業(yè)機(jī)器公司屬下的研究中心與蘇黎世大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員，正致力于尋找土衛(wèi)六上持續(xù)產(chǎn)生環(huán)丙烯亞基的源頭，一些猜想認(rèn)為，或許正是有異于地球上的生物化學(xué)反應(yīng)在起作用，導(dǎo)致了這種物質(zhì)在土衛(wèi)六大氣中的持續(xù)存在。

目前，NASA也正在開展一項名為蜻蜓號的新任務(wù)。這是一艘無人飛行器，或?qū)⒃?026年發(fā)射并于8年后降落在土衛(wèi)六上。蜻蜓號的主要任務(wù)是探索土衛(wèi)六大氣和表面，在上面尋找過去生命存在的可能跡象，以及可能適宜生物生存的生化環(huán)境。它將會同時和一架潛水探測器——“TitanAir”一同探索土衛(wèi)六外星海洋的表面和深處，這是一架類似水上飛機(jī)的小型探測器，可以利用機(jī)翼前端的毛細(xì)管“飲用”所處環(huán)境中的液態(tài)有機(jī)物來進(jìn)行探測。兩架探測器將協(xié)同探測土衛(wèi)六的諸多細(xì)節(jié)性質(zhì)。

五、不止泰坦

地表或者地下存在液態(tài)水對于太陽系內(nèi)的衛(wèi)星來說并不稀奇，木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四，土衛(wèi)二、土衛(wèi)六以及海衛(wèi)一都被認(rèn)為“持有”一定量的液態(tài)水——這往往也意味著生命可能存在于其表面或者內(nèi)部。

土衛(wèi)六之外， 木衛(wèi)二也是太陽系內(nèi)尋找地外生命存在的“最佳地點(diǎn)”之一。表面覆蓋著布滿裂縫的冰層，這些冰層受到木星的引力牽拉而不斷起伏，而冰層之下則是總量超過地球儲量兩倍有余的液態(tài)水海洋。

部分研究認(rèn)為，這一巨大的海洋甚至可能直接與木衛(wèi)二的巖石地幔相連，因此木衛(wèi)二的海底可能比地球上的許多深海更為活躍，從而演化出形形色色的生命來。

圖/木星的伽利略衛(wèi)星。地表或者地下存在液態(tài)水對于太陽系內(nèi)的衛(wèi)星來說并不稀奇，比如木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四。版權(quán)：NASA

與地球和土衛(wèi)六相似的是，木衛(wèi)二也具有一層稀薄的大氣，并且主要由氧構(gòu)成。只不過木衛(wèi)二大氣中的氧氣來源同地球完全不同，不是由生物生成的，而是很可能由宇宙中的帶電粒子或者陽光中的紫外輻射，使得木衛(wèi)二大氣中水分子分解為氫氣和氧氣，而質(zhì)量較輕的氫分子更容易逃逸進(jìn)入宇宙空間中，質(zhì)量較大的氧分子則保留了下來。

與之相似，木衛(wèi)三與木衛(wèi)四同樣具有存在于衛(wèi)星地下的大型海洋，以及表層的稀薄大氣。以往的先驅(qū)者10號、先驅(qū)者11號等探測器對這幾顆木衛(wèi)都進(jìn)行了一系列的探測，只不過由于缺乏登陸探測數(shù)據(jù)，對于這幾顆衛(wèi)星更為詳細(xì)的研究結(jié)果還需要等待未來的科研計劃。

2016年，NASA的研究人員發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二表面可能存在一些“噴泉”，將存在于地下的海水噴向高空。這意味著之后的探測器或許可以直接在高層軌道上獲取到木衛(wèi)二的海洋深處的實(shí)驗樣品，而不需要派遣登陸器挖掘冰層進(jìn)入木衛(wèi)二地下。

僅僅是在太陽系之中，具有地下液態(tài)水資源存在的衛(wèi)星就有如此數(shù)量。放眼整個宇宙當(dāng)中，這樣的衛(wèi)星又將是何其之多，這一數(shù)字或許比宜居帶行星的數(shù)量還要大幾個數(shù)量級。

在未來，將有更多的地外探測任務(wù)著眼于土衛(wèi)六等天體，或許它們將不負(fù)眾望，發(fā)現(xiàn)一些早期生命或者其他形式生命的跡象，從而為我們破解生命來源之謎提供更多的參考和證據(jù)。