视频版 ↑ 文字版 ↓说到寻找地外生命,很多人首先想到的是火星,毕竟火星和地球一样都在宜居带内。但是从科学角度来说,地外生命并不一定非要在宜居带内找,其实最有希望发现地外生命的地方,可能根本就不在内太阳系这些岩质行星上,那些远离太阳的气态巨行星周围(比如木星和土星的冰卫星上)反而更有希望。
我们知道,生命要想存在,势必需要满足两个条件:长期存在的液态水以及稳定的能量来源。(先说好,这里仅就碳基生命而言,其他生命形式暂且不论。)火星也许曾经有过一段适合生命生存的时期,但如今的它早已失去了当初的条件。反观那些冰卫星,虽然它们距离太阳非常遥远,但谁说能量就一定得来自太阳呢?冰卫星在绕气态巨行星公转时,在行星强大的引力拉扯下,卫星内部会持续产生“摩擦热”,这种因潮汐力产生热量的机制被称为“潮汐加热(Tidal heating)”。这种来自于天体内部的热量,才是这些星球上的生命(如果有的话)它们真正的能量来源。
基于此,科学家锁定了两个最有希望的星球——木卫二(欧罗巴)以及土卫六(泰坦)。
— 土卫六 —
先说土卫六。长期以来,土卫六被认为是太阳系中最像地球的天体之一,因为它有浓厚的大气层,表面甚至有湖泊,虽然这些湖泊里不是水,而是液态甲烷。以前,科学家通过卡西尼号探测器传回的数据发现,土卫六在土星引力作用下形变程度很大。根据计算,这种大幅度的形变意味着土卫六内部肯定存在一层容易流动的液态水海洋。而且,土卫六绕土星公转时会出现规律性的轨道摆动,这种摆动无法用固态天体来解释,这就从另一面印证了土卫六内部存在液态海洋的可能性。
然而2025年12月,一篇发表在《自然》杂志的文章为土卫六存在生命这事泼下了一盆冷水。研究团队重新分析了当年卡西尼号探测器针对土卫六的引力场数据,然后计算出土卫六在潮汐效应下自身的能量损耗情况。
结果显示,土卫六内部的产热能力大概在3~4万亿瓦。这是一个极高的能量损耗值,差不多是靠放射性元素产热的十几倍。这意味着,土卫六内部的摩擦非常剧烈,形变产生了巨大的能量损耗。
可是先前我们一直认为,土卫六的冰层下是一个全球性的液态海洋,这层液体就像润滑剂一样可以减少星球内部岩石和冰层之间的摩擦,从而降低整体的能量损耗。但新的数据表明,土卫六的内部似乎并没有这种液态的“润滑剂”。
为了解释该现象,研究团队进行了大量的模型计算,最终他们找到了一种最合理的模型——土卫六内部的水并不是液态海洋,而是一层厚厚的高压冰层。和我们熟悉的那种硬邦邦的冰块不同,这种高压冰虽说也是固态,但它有着普通冰块没有的弹性,同时还有着类似液体的黏性,可谓“又弹又黏”(有点像橡皮泥的感觉)。这种具有“黏弹性”的冰层,在潮汐力的作用下相互拉扯摩擦,从而产生了大量的热量。
也就是说,由于土卫六的潮汐效应产生了异常高的热量,所以我们怀疑土卫六的内部是“半硬半软”的冰层,而非纯液态的海洋。既然不是海洋(没有水),那就算有足够的热量,土卫六上想孕育出生命也是件几乎不可能的事。
— 木卫二 —
当人们还在为土卫六惋惜时,木卫二又传来了“噩耗”。2026年1月,一篇发表于《自然·通讯》的文章中,研究团队通过对木卫二海底构造的研究,在一定程度上否定了生命在那里出现的可能性。不同于土卫六缺少液态水,木卫二缺少的是生命的另一项要素——能量。
在某种程度上,木卫二和土卫六极为相似,两者都位于远离太阳的外太阳系,围绕着气态巨行星公转。木卫二也非常寒冷,表面温度零下一百多度,两极地区更是能达到零下两百多摄氏度。在这个温度下,木卫二被冻出了一个上万米厚的“冰壳”,而在厚厚的冰壳下面是可以自由流动的液态海洋。
据推测,木卫二的海洋深度大约有100公里(也就是10万米)。相比之下,地球海洋的平均深度仅有三千多米,哪怕是最深的马里亚纳海沟,最深处也不过刚刚一万米出头,仅有木卫二海洋的1/10。这也使得木卫二虽然个头只有地球的1/60(比月球还小),但它的液态水含量足足是地球的2~3倍。
既然都有这么多液态水,为什么说它缺少能量呢?如果能量(或者说热量)不够,那水应该会冻成冰才对呀。是的,严格来说这里并不是“缺少能量”,而是“缺少能量流动”。
我们知道,目前的主流假说认为,地球上的生命最早出现在海底火山口附近。因为那里存在许多被称为“海底烟囱”的热泉,富含矿物质的热水源源不断地从这些泉眼中喷出。“烟囱”的多孔结构使得复杂有机分子得以聚集,而冷热交融的环境,也为生命的出现提供了必要的化学能量。
然而通过对木卫二的轨道偏心率等因素建模分析后,研究团队发现,木卫二的海洋底部可能和我们预想的不一样。由于上面覆盖着上百公里厚的海洋以及几十公里厚的冰壳,相比地球,木卫二的海底承受着巨大的静压力。这种压力使得岩石结构非常紧实,难以发生断裂。根据计算,哪怕把所有能想到的力量(比如木星的潮汐力、星球冷却的收缩力、地幔对流的剪切力、冰壳对海底的压力等等)全部加在一起,那也只才达到让岩石发生断裂所需强度的3%。如此一来,木卫二的海底岩石想必极为坚固,几乎不存在任何活跃的地质活动。
这意味着,木卫二的海洋极有可能已经处于化学平衡状态,而这种平衡也意味着死寂,因为没有能量梯度可以被生命利用。虽然木卫二有大量液态水,但如果这些水只是静止地覆盖在一块永不动弹的巨石上面,那它就无法像地球海底那样为生命的诞生提供环境支持。
一个是只有高压冰没有液态海洋(土卫六),一个是有海洋但没有地质活动(木卫二),这两项研究算是给当下的地外生命探索泼了一盆冷水。未来,专门探索木卫二和土卫六的“欧罗巴快船”以及“蜻蜓号”,它们面临的可能是一个比预期更加荒芜的目标。虽然它们也会传回数据,但它们传回的每一个数据,可能都在进一步证实这些星球究竟有多么荒凉。
[1] Petricca, F., Vance, S.D., Parisi, M. et al. Titan’s strong tidal dissipation precludes a subsurface ocean. Nature 648, 556–561 (2025).
[2] Byrne, P.K., Dawson, H.G., Klimczak, C. et al. Little to no active faulting likely at Europa’s seafloor today. Nat Commun 17, 4 (2026).
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