木卫二上真的有生命吗

　　一颗在太阳系外部区域、位于离太阳几乎8亿千米之外的卫星，一般而言是极不可能存在液态水的地方。然而，令人震惊的是在1997-2002年，美国宇航局的伽利略号轨道飞船获得了振奋人心的证据，表明在木卫二——木星第四大卫星的表面冰层下，有汹涌的水的海洋。
　　木星的第二颗卫星 木卫二照片 / NASA
　　木卫二比月球稍小，是1610年有伽利略.伽利莱率先发现的环绕木星的四个卫星之一。它是木星的卫星中最亮的一个，与太阳系内其他几乎每一个行星和卫星相比，它有着显著不同的形态，它的裹着冰层的表面使它的反照率达到70%。这层冰壳十分洁净，表明它由表层下的新鲜物质重新填充着。木卫二也是太阳系内同类天体中最光滑的。在它的表面上，陨石坑很少，也没有山脉。然而，毫无疑问，在太阳系早期历史的几十亿年前，它曾经遭受无数彗星和小行星的轰击。而这些撞击如今已大部分了无痕迹的事实，则表明木卫二当前的表面是富有弹性的，它能吸收来自小行星的冲击而不致形成巨大的环形山；同时它又是非常年轻的，撞击所造成的破坏由来自其表面下的新鲜冰壳所修复，与之形成对比的是，距离我们地球最近距离点约5000万千米的火星上，也有这几百个直径大于100千米的环形山，更小的环形山更不计其数。
　　伽利略号轨道飞船在迄今为止最靠近木卫得到轨道上进行探测和拍照，有些照片是在木卫二上空低于600千米的距离上拍摄的。各种令人目眩的地貌特征呈现在我们面前，与其他测量和记录相结合，我们得到了咸水海洋广阔表面的妙趣横生的细节。这些海洋形态和它们的意义将在下面讨论。
　　令人啼笑皆非的是，关于木卫二的这些激动人心的发现却决定了飞船本身的终极命运。为了避免对木卫的原始状态产生任何可能的污染，当伽利略号轨道飞船于2003年9月完成其辉煌成功使命之际，它被人为的沉没到木星稠密的大气之中而被摧毁。
　　木卫二地下海洋中的液态水涌出表面过程示意图
　　流动的浮冰
　　木卫二堪称独一无二——根据木卫二表面冰块的清晰图像我们可以看到，这些冰块显得支离破碎，又在重新排列，仿佛都在浮动。在地球极区的大片浮冰中，也能见到碎裂、打转的冰块同样杂乱的景象。木卫二上的单个冰块方圆能达几千米，深度至少有几百米，有些翻倒着，有些部分沉浸在水里，恰如在大海上浮动的冰山。
　　醒目的平原
　　木卫二表面最普通的地貌类型是光滑而有脊状起伏的平原。光滑的原因可能是含水冰的火山作用的结果，流体从地表下面喷涌而出，流遍广大地的区域，然后冻结起来。一些喷出物以流体的形式抛出，也可能作为成堆的碎片而沉积，这样就有可能形成了山脊。典型的山脊可高达几百米，往往带有槽或沟沿其中央分布。这种形态正符合表面开裂、常常被从下面喷出的水流填满的看法。山脊类似于人们在地球的北极的冰包研究中所见的形态，也有许多长长的、黑暗的线条成为木卫二平原表面的标志。这些线条延伸几千千米。一些最显著的标志有弯曲的有扇形的轮廓，至少从地质学的观点来看，它们的形成非常迅速。使木卫二的冰壳破裂成多个板块的裂缝呈现为弯曲而错综的条带，软冰或底下的液态水在它们中间起润滑作用。表面下的水也会流出从而填满冰壳碎裂形成的缝隙。
　　木卫二表面真实照片 NASA
　　磁场的读数
　　根据伽利略号轨道飞船在木卫二上的磁场读数，我们得到了在这颗卫星表面下存在海洋的一些强有力的证据。气态巨行星木星有强烈的磁场，它远远地波及许多遥远卫星的轨道之外，形成了称为＂磁场＂的广阔区域。伽利略号轨道飞船在探测期间，对木卫二进入这个磁层时进行了测量，发现木星磁场在木卫二表面之上100千米处产生了电流。这次实验表明有一个感应曾存在。而且，这些磁场读数特征的系统性变化，与木卫二表面下存在水体相符。
　　所有这些证据都表明在木卫二的冰壳下有辽阔的咸水海洋。一个重要的问题是，要透过多厚的冰层，我们才能到达水体？关于冰层厚度的了解是至关重要的，但不只是地质学的问题，我们必须对这颗卫星进行进一步的探测，以便能够释放钻探冰壳的着陆器。冰壳的性质，可以通过研究以往小行星对木卫二的撞击来探索。例如，当环形山在火星上或月球上形成时，通常在空旷的中心会出现一座山峰——天体撞击地面后物质被向上抛起，产生一种反弹效应。科学家们研究了木卫二上为数不多得到几座环形山。它们相当大，足以拥有中心山峰，其中一座环形山名为普维尔，跨径达26千米，在其中间有一座山峰，约500米高。形成普维尔环形山的小行星撞击并没有完全融穿上部冰层。地质学家用计算机模拟了这类撞击所释放的能量，计算出了木卫二上的表面冰壳的厚度一定达到了3-4千米。
　　没有人确切知道冰层下的海洋的整个深度——它可能有100千米深，上层混合着半融的冰雪，下层是盐度极高的液态水。海洋是木卫二岩层内部的表面，再往里就很有可能最终到达一个比较小的金属核。这会使木卫二的海洋比地球上的任何一个海洋都深得多。确实，极有可能木卫二拥有整个太阳系内最大量的液态水。
　　清晰的木卫二表面
　　受引力加温
　　木卫二与太阳的距离是地球与太阳距离的4倍，这使它成为一个极度寒冷的地方，它的表面温度是-160℃，这就是为什么整个木卫二覆盖着一层厚厚的冰的原因。既然处于寒冷的条件，那么在它的表层下面又怎么会有液态水呢？答案是木卫二的内部受引力效应加温。产生这种地热的力，类似于地球上使海水流动形成潮汐的力。木星的巨大引力，与木卫二和其他木卫耦合，产生引力的拉曳（ye）作用，引发潮汐应力，使木卫二发生形变。木卫二实际上完全在引力拉曳下伸缩，并在内部产生热量，以促使表面冰壳下的水体保持液态。
　　这也是作用在木卫一——距离木星最近的卫星——上基本相同的过程。只不过在木卫一的情况下，由引力引起的潮汐所产生的热量驱动几十座火山爆发，造成岩浆的滚滚洪流，确实，木卫一是太阳系内当前火山最活跃的天体。喷发出极为壮观的羽状物，直达地表以上300千米。
　　想象图
　　木卫二是生命的居所吗？
　　木卫二拥有大量水的可能性使这颗卫星成为了外星生物学和地外生命的引人入胜的话题。正如我们前面指出的，对于生命而言，液态水是基本的环境要求之一，然而另一个要求是，还必须同时有充分的能量支持生命起源。由于阳光不能透入木卫二表层下的海洋，因此那里的生命需要从化学反应和另外得到内部热能吸收能量。这类热能的一种可能来源是洋底的热液火山口。在地球上有证据表明原始生命形式能在深海火山口附近产生，从海底的火山获得能量。木星引力引起的木卫二的潮汐加热在洋底造成类似的火山口，产生维持生命必需的化学元素的热水。这就为形成复杂的有机分子甚至生命开辟了道路，微生物能从这种水里吸收能量。由于火山口是一种有限的、局部的能源，因此任何（过去和现在）的海洋生命看来可能是以原始的单细胞有机体的形式，生存在这些火山口的近旁。
　　木卫二远距离照片 / NASA
　　人们可以拿地球上海面下的条件进行有趣的比较，南极洲的沃斯托克湖是一个位于冰下的广阔液态水体，面积达1万平方千米（3800平方英里），与安大略湖的大小相当，它深埋在4千米厚的冰层下，这层冰把湖水与天寒地冻的地面温度隔绝。令人瞩目的是，看来微生物能够在这个黑暗又营养缺乏的地表深处存活。从沃斯托克湖中取出来的冰芯样本为我们提供了存在细菌、真菌和孢子等微生物类生命的证据，另一些样本为我们揭示了地球上前所未见、难以识别的一些特征。、
　　那么在木卫二及其海洋的探测中，我们下一步将迈向哪里？人们已经计划在下一个10年内发射宇宙飞船，它将环绕木卫二运行，对其表面展开深入得到激光和雷达研究。其中的测高资料能够提供关于潜藏在木卫二的表面产生规则的、约10米高的波浪，这将被沿轨道绕行的的宇宙飞船探测到。这类研究是在木卫二上释放着陆器的基本先决条件，最终，着陆器将钻探或融穿厚厚的冰壳，直接对下面的海洋取样。
　　木卫二表面喷流想象图
　　木星的其他卫星
　　木星的其他卫星也可能在表面存在大量的水冰，也有内部加热机制，从而也产生了存在与木卫二类似得到地下海洋的可能性。一个例子是木卫三（伽利米德），它是太阳内最大的卫星。木卫三的外壳大部分是坚硬的冰，其上几十亿年前被严重陨击的区域斑驳杂陈。然而最年轻的环形山四周有明亮的辐射纹，它们是彗星或小行星撞击溅起的新近外露的冰。更有意思的是，就存在液态水来说，比较年轻的区域是由冰构成的原野、山脉和峡谷，由于内部加热融化了地下的冰，它们像水＂岩浆＂一般向上喷发，并在地表再次冻结，这样就可能造成我们在这些地方看到的地貌特征。伽利略号轨道飞船的照片显示阿紫木卫三的表面有长而平行的山脊，延伸几百千米，它们有光滑的谷底，那里可能曾经有水＂岩浆＂泛滥过。此外，木卫三的磁场测量结果与与木卫二相似，表面在它的冰表面层下可能有导电的流体物质，以含盐的海水、冰或半融冰雪的形式存在。然而，木卫三的冰覆盖层更厚，可能厚达150千米，这将使探测器下的海洋苦难得多。
　　哈勃太空望远镜光谱仪拍到的木卫二水汽喷流（左下方）
　　另一个扣人心弦的情况是木卫四（卡里斯托），它是木星最大的4颗卫星（伽利略卫星）中最外边的一颗，直径达4840千米，与水星的直径相等。然而木卫四的质量不足水星的1/3,这表明在这颗卫星上水冰可能与岩态物质一样丰富。有人认为在木卫四严重陨击表面下可能隐藏着海洋。人们预测，木卫四核内的放射性能提供足够的热量保持咸水不冻结。与木卫二上海洋不断使冰壳开裂不同，木卫四在岩层的表面已保持了几十亿年，其累累疤痕都是由陨石撞击造成。这意味着木卫四的地壳几乎有150千米厚，这使得它成为有效地覆盖层，以防护其内部热量不至于向外散逸。