太阳系内可能有生命的地方
因为在整个太阳系当中生命所要求的各种元素都已经存在,太阳的能量可到达所有的行星,因此液态水的存在就成了太阳系内星球出现生命的必要条件。内太阳系是指太阳系小行星带以内的区域,包括四颗类地行星。除地球以外,火星、金星上都有可能存在生命。外太阳系在小行星带之外,包括四颗气体行星。木星和土星的一些卫星有液态水构成的海洋,隐藏在冰冻的星球表面以下。这些卫星是寻找地外生命的优先目标。
(1)内太阳系
金星
金星位于太阳系宜居带的内边缘,它有非常稠密的大气,表面气压几乎是地球的100倍。大气中97%是二氧化碳,由于失控的温室效应,金星表面平均温度达到464℃。且金星大气中含有浓厚的硫酸云,因此对生命而言那里就是炼狱。但是在海拔80千米处的金星高层大气中,气候条件要比金星表面适宜得多(温度为10~20℃),气压可以承受,甚至还存在一些水!悬浮着的小水滴可以为一些微生物提供栖身之所。
除了发射探测器直接去别的星球寻找生命之外,天文学家也会使用望远镜来检查行星或卫星的大气,寻找大气中的生物标志物:由生命产生的气体。2020年,科学家发现在金星的大气中有磷化氢分子(图4-6)。这是一种难闻的有毒气体,在地球上磷化氢是磷元素生化循环过程的中间产物——由某些类型的细菌产生。磷化氢的发现意味着金星上可能存在生命,也许真的有生物漂浮在金星稠密的大气中。

图4-6 金星大气中发现磷化氢分子

图4-7 火星陨石的显微图像
火星
火星曾经有一层厚厚的大气层,可以在很长一段时间内维持地表液态水的存在。在火星诺亚纪这段与地球上生命起源大致相当的时期,这颗行星上也许出现过生命。1984年,探险队在南极洲发现了一块火星陨石。这是一块碳酸盐陨石,后被编号为ALH84001。美国国家航空航天局声称在这块陨石上发现了一些类似微生物化石的结构(图4-7),有人认为这可能是火星存在生命的证据,但也有人认为这只是自然生成的矿物晶体。
现在的火星整体而言寒冷、干燥,水在极地以冰的形式存在,也有季节性的盐水从山坡和火山口壁上流出来。“海盗”号探测器曾做过实验,检测火星土壤中是否存在微生物。实验分析了“海盗”号着陆点处的土壤,并给出了阳性的结果,但随后被许多科学家否定。现存生物活动也是火星大气中存在微量甲烷的解释之一,但亦有其他与生命无关的解释。围绕火星运转以及在火星表面漫游的探测器,正在寻找火星上的生命。由于火星的条件相对适宜,人类若向外星移民,它将是人类的首选地点。
(2)外太阳系
环绕木星的可居住带
木星本身有很强的辐射,其他条件也很严酷,不太可能有生命。但是木星的某些卫星可以给生命繁衍提供栖息地。木星的三颗卫星木卫二、木卫三、木卫四在厚厚的冰层下面有温暖的覆盖全球的海洋,特别是木卫二(图4-8),很可能有生命存在。
木卫二的主体构成与类地行星相似,即主要由硅酸盐岩石构成。它的表面由水覆盖,估计厚度可达上百千米,最外层为冻结的冰壳,冰壳下是液态的海洋(图4-9)。木星的潮汐加热作用使得木卫二或许有海底火山(图4-10),冰下海洋中可能有生命。其生存环境应该与地球上的深海热液喷口或南极的沃斯托克湖相似,生命形态可能与地球上的某些嗜极生物接近。

图4-8 木卫二

图4-9 木卫二的冰层

图4-10 木卫二的海底火山
环绕土星的可居住带
土卫二和土卫六的环境也可能支持生命存在。2015年,美国宇航局的卡西尼号探测器在土卫二南极喷出的羽流中发现了氢。在此之前卡西尼号已经发现,在土卫二的冰壳之下、岩石海床之上,有一个含盐的温暖的全球性海洋(图4-11)。而氢分子具有支持海洋内部微生物系统的化学能——微生物把氢作为养分,将其转化为甲烷。2017年,NASA宣布土卫二具备孕育和维持生命的一切条件。
土卫六是土星卫星中最大的一个,也是太阳系中第二大的卫星。它是太阳系唯一一个拥有浓密大气层、表面拥有大量液体的卫星,被称为“冰冻版地球”。土卫六上有甲烷海洋、湖泊及河流(图4-12),大气以氮气为主,还有少量甲烷。表面有无数复杂的有机分子,与水反应后可能形成生物分子,这意味着泰坦上可能出现生命。由于泰坦的环境条件很极端,如果有生命,应该会和地球生命大不相同,可能是我们不知道的生命形式。

图4-11 土卫二的海洋

图4-12 土卫六的北极地区