太陽系最大衛星:存在大片鹹水海洋,推測有誕生生命的可能性?

木星塊頭很大,雖然和地球相比距離太陽遙遠,但擋不住人家身軀龐大,即使距離遠些,也能和太陽遙相呼應。

更爲關鍵的是,相比於太陽系內其他7個行星兄弟,木星是豔福最厚實的那位——人家可是後宮佳麗無數。

截止到2012年,也就是朱諾號剛抵達木星區域不久的時候,科學家確定的木星衛星數量是68顆(這一數量到去年已上升到79顆),在整個太陽系內,木星衛星的規模是相當驚人的。

它的“後宮”們甚至各有各的特色,木衛二是太陽系所有行星中和地球最相似的一個,木衛三是太陽系中最大衛星,它的行星們,都有着不同誕生生命的概率。

今天就來說說人類格外“鍾情”的木衛三。

木星的“第三個老婆”

NASA的朱諾號,去年經過長途跋涉,終於來到了木衛三的身邊,併爲其拍攝了一系列的照片。

歐洲航天局的探測器木星冰月,去年4月也已經啓程,它的目標也是木星及其身邊的一系列衛星。

有意思的是,木星在西方的名字是朱庇特,而這一位又是古羅馬神話中的衆神之王。於是乎,科學家在沒確定一顆木星的衛星後,就用神話故事中朱庇特情人的名字來命名。

木衛三的正式名稱爲伽倪墨得斯,神話故事中這個女人正是木星的情人。此外,木衛一叫依娥,歐羅巴是木衛二的名字,木衛四則叫卡利斯托。

加上木衛三在內,這4顆木星的衛星又叫伽利略衛星,因爲早年伽利略對木星及其衛星經過長期的觀測和研究。

從肉眼的範圍來看,木星在天空中的亮度僅次於金星,如果把人類肉眼可見的天體按照順序排列的話,太陽、月亮肯定是最大最亮的,接下來便是金星和木星了。

所以在早期的天文研究中,這些肉眼可見的星星,是科學家們研究的終點。也正是在這個過程中,木星的衛星被科學家先後發現了。

有意思的是,從掌握探測天體體積後的角度看,木衛三的直徑達到了5262公里,這一體積比作爲行星的水星體積還要大。

在太陽系內橫向對比起來,木衛三的個頭是所有衛星裡最大的那一顆。這種獨一無二超大的個頭,讓人們一度覺得可以在肉眼的狀態下看到它。

事實上,只要天象合適,木星的衛星確實能夠肉眼看到。也正因爲如此,引發了誰先發現木衛三的爭議。

中國人最早看到木衛三了嗎?

多年來科學界常規的觀點是,木星排在前面的幾顆衛星,都是伽利略在17世紀早期用天文望遠鏡發現的。

不過到了20世紀80年代,我國一位研究天文史的學者席澤宗認爲,木衛三最早不是伽利略發現的,而是由我國古代的天文學家率先發現的。

席澤宗提出,歷史上的天文學家甘德,幾千年前就用肉眼的狀態看到了木衛三。

這一觀點提出來容易,但是要證實就比較難了,因爲他考證出來的只有文字資料,如何才能證明木衛三就是先被中國人看見的呢?

很快,另外一位物理學家錢臨照想到了一個簡單的辦法。現在可以進行肉眼觀測啊,如果確實能看見的話,古代肉眼看見木衛三的記錄可信度就提高了。

就這樣,席澤宗立刻組織了十幾名學生準備肉眼搜尋木衛三。爲了獲得更好的觀測視野,他帶着學生專門去了河北的興隆山上。

這一趟果然沒有白跑,在天氣晴好的狀態下,他們終於看到了木星的衛星,而且還不止一顆。

後來經過統計,看到木衛三的學生有8名,還有3人看到了木衛二和木衛三,甚至還有一個學生看到了木衛一。

這一觀測結果讓席澤宗很興奮,可遺憾的是就是沒有人看到木衛四。本來席澤宗推測,是不是木衛四的亮度不夠,所以肉眼不可見。

等後來他從天文年曆上才得知,他和學生在山上觀測的時候,木衛四正好運行到了木星的另一面,因爲木星的遮擋所以在地球上看不到。

至此席澤宗通過實際的觀測後認爲,在不使用望遠鏡的情況下,木星的幾顆衛星用肉眼就能看到。而這也意味着,古人的記錄事實上準確的。

雖然科學界之後並沒有改變“伽利略率先發現木星衛星”的說法,但席澤宗的實踐和觀點還是引發了很大的轟動。尤其在天文學界內,這成爲實驗天文學史的起點。

但是從另一個角度看,肉眼畢竟比不上技術的加持。像木星以及其衛星,肉眼的狀態人類只能大概確定它們在天空的位置。

如果使用望遠鏡,再到現在掌握了航天技術到跟前觀測,那種效果肯定是不能同日而語的。

朱諾號的觀測

木衛三不但是太陽系內最大的衛星,而且還是唯一擁有磁場的衛星,這種特性讓科學家驚歎不已。

像月亮這樣的衛星,自身的磁場早已消失不見,而且是怎麼丟失的,至今也沒有一個確切的結論。而木衛三擁有磁場,科學家猜測在它的內部,應該是類似於地球這樣的結構的。

朱諾號是從2011年飛往木星的,在此之前探索木星及其衛星的探測器是伽利略號。到2016年7月,朱諾號終於來到了木星身邊。

到去年6月,它又近距離飛過了木衛三。探測器近距離的爲木衛三拍攝了大量照片,從隕石坑再到環形山,豐富的細節,實在讓人難以把它跟朱庇特的漂亮三太太聯繫在一起。

這是人類迄今爲止,第一次近距離的觀測木衛三。在此之前科學家已經知道了木衛三的大概組成結構和物質,它的主要成分是歸鹽酸岩石和冰體。

在木衛三的內部,應該是一個富鐵且具有流動性的內核,在其的外層區域,還有一層稀薄的大氣層,木衛三的大氣層中,有氧氣和臭氧。

由於技術的限制,人類無法實質性的探測天體內部的區域,因此圍繞各天體的內部構成,主要都是理論上的研究和推測。

像木衛三的冰體區域覆蓋下,科學家推測是鹹水海洋,甚至還推測出了它的深度。科學家相信,木衛三上的地下海洋,其深度達到了10萬米。

但究竟是不是如此,現在科學家也無法去證實。關於鹹水海洋這一點,朱諾號去年在抵近觀察木衛三的時候,科學家依然相信它能更多的發現點什麼,或者確切一點說,能不能發現什麼有機物。

在此前伽利略號抵近木星區域探測的時候,就有了木衛三上擁有有機物的說法。此後多年的觀測,不少科學家都相信這一點。

可問題在於,不管是此前的探測器,還是現在的朱諾號,它們也僅僅只是抵近觀察,並沒有在木衛三上着陸。

假如,木衛三上的有機物是一些微生物,探測器在太空拍照和觀測,是根本發現不了它們的。這就意味着,關於有機物的猜測,現在依舊是既沒法證僞,也沒辦法去證實。

探測器只是繞着木衛三,拍攝了一張又一張表層的照片。而這些分辨率低的照片,是根本不能做出判斷的。

就在朱諾號繼續工作的時候,去年另一個探測器木星冰月又啓程上路了。

木衛三上會不會存在生命

木星冰月探測器的主要任務,是探測木衛二、三、四幾顆衛星。觀測研究木星的大氣層和磁場,同時研究衛星的冰殼和化合物成分,探尋上面是不是存在生命。

科學家對這一點之所以仍然不死心,是因爲木衛三確實有合適生命孕育的幾個特點。

相比於它的“老公”木星是氣態巨行星,木衛三既有海洋,又有冰體,同時還有磁場可隔絕來自太陽和太空中的輻射。

這些都爲生命的演化,提供了基礎場地和保護。而且,木衛三和木星之間,引力作用下也能實現潮汐加熱機制,這在一定程度上能讓木衛三獲取能量。

關於木衛三的海洋,雖然深藏在地下得不到陽光的照射,但木衛三內部如果有能量活動的話,其海底便會有火山噴發的可能。

依靠這樣的能量和熱源,在海底的火山區域,或許就會有生物的存在。因爲同樣在地球的海底火山區域及其環境中,此前就發現過有機物的存在。

雖然充滿了期待,但由於去年歐洲航天局發生的探測器,依然只是繞行而不是登陸,所以在相關證據的蒐集上,還是會和朱諾號一樣。

這也就意味着,在沒有正式登陸木衛三的那一刻,上面究竟是怎樣的情況,一切也都是遠距離觀測後得到的結果。

木衛三特別,其他幾個木星的衛星也不一般。比如木衛一上就佈滿了火山,而且是整個太陽系內火山最多的地方。

此前朱諾號飛臨木衛一時,紅外相機在距離木衛一1500公里的地方,拍下了它滿是火山的狀態。照片中凡是有亮斑的地方,說明溫度相當高。

木衛一的這種狀態,很難不讓人想起科學家的一個說法,早期的地球也是這種岩漿橫溢的狀態。

結語

朱諾號還在繼續工作,而木星冰月又在前往木星區域的途中,13億公里的路程,光是在路上就要8年的時間。

所以隨時隨地,人類都會發出一聲感慨,這宇宙未免也太大了。雖然利用先進的望遠鏡技術,人類觀測的距離已經突破了銀河系。

可當實際去觸摸這一個個天體的時候,光是太陽系內的距離,就能耗費人類無盡的歲月了。所以說探索無止境,只能是一場場的接力。真要是能實現須臾之間抵達某個天體的技術後,對宇宙的實際觸摸之旅也才真正登場。

參考資料:

《爲證明中國人最早發現木衛三,他出了這個主意》 中國科學報社 2021年10月9日《朱諾號在擴展任務期間探索木星的衛星》 NASA中文網 2022年12月15日《蓄勢待發,歐空局探測器欲揭開木星系奧秘》 中國航天報 2023年2月20日