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泰坦構(gòu)成生命的物質(zhì)與地球不同之外,生命的形式也和地球完全不同

2023-03-09 20:43 作者:太空生物學(xué)  | 我要投稿

太陽(yáng)系內(nèi)有可能孕育生命的衛(wèi)星為數(shù)不多只有寥寥幾顆,當(dāng)中成為大熱門(mén)的有:

■歐羅巴

■泰坦

■恩克拉多斯

■伊奧

除了體積僅次于蓋尼米得排行在太陽(yáng)系第二名之外,憑借5151千米的直徑成為了土星系統(tǒng)最大的衛(wèi)星。雖然泰坦只是一顆衛(wèi)星,但是它的直徑比屬于行星的水星直徑還要大271千米。

圖源:網(wǎng)絡(luò)|圖解:部分太陽(yáng)系天體體積對(duì)示意圖

以上四顆衛(wèi)星只有「泰坦」擁有濃厚且完整的大氣層和液態(tài)水之外,同時(shí)還擁有與地球類(lèi)似的季節(jié)變化和液態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的衛(wèi)星。之所以會(huì)認(rèn)為這顆衛(wèi)星有可能存在生命,是因?yàn)樘┨垢缓瑒?chuàng)造生命的有機(jī)物質(zhì),以上幾個(gè)因素讓這顆衛(wèi)星成為了科學(xué)家尋找地外生命理想的目標(biāo)星球之一。

圖源:網(wǎng)絡(luò)|圖解:土星系統(tǒng)

構(gòu)成泰坦生命的物質(zhì)組合

泰坦的氣候環(huán)境與早期的地球環(huán)境相差無(wú)幾,富含氣體的大層中含有甲烷和孕育生命的各種基本有機(jī)物質(zhì)。

與地球有別的是泰坦的湖泊和海洋中的液態(tài)水主要是由甲烷構(gòu)成,空中的云層和落下的雨水也是主要由甲烷構(gòu)成,因此泰坦的液態(tài)氣候循環(huán)系統(tǒng)也是甲烷占據(jù)了主導(dǎo)位置,然而地球的液態(tài)氣候循環(huán)系統(tǒng)主要是由氫與氧構(gòu)成的液態(tài)水。

從泰坦的液態(tài)水與地球液態(tài)水不同這一點(diǎn)就可以知道泰坦的生命形式與地球的完全不一樣,由于甲烷占據(jù)了泰坦液態(tài)水的主導(dǎo)位置,那么泰坦的生命體機(jī)制化學(xué)反應(yīng)只能以甲烷作為化學(xué)反應(yīng)的溶劑。

地球上的生命體采用液態(tài)水作為細(xì)胞能態(tài)的運(yùn)作模式,主要原因是由于生命體內(nèi)的細(xì)胞膜是由碳脂小分子構(gòu)成。假如生命體采用甲烷作為細(xì)胞能態(tài)運(yùn)作模式的情況下,那么這種生命體的細(xì)胞膜就是由其它小分子物質(zhì)來(lái)構(gòu)成的了。

圖源:網(wǎng)絡(luò)|圖解:地球生命體細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖

■舉例說(shuō)明:

泰坦的大氣層中存在著數(shù)種有機(jī)化合物,這些有機(jī)化合物都是創(chuàng)造生命的基本物質(zhì),其中一種叫做丙烯腈的有機(jī)化合物可以構(gòu)成泰坦生命體的細(xì)胞膜,這種有機(jī)化合物讓泰坦擁有了能夠孕育生命的條件。

由此可見(jiàn)泰坦的生命形式是有別于地球的,這樣的生命形式足以打破了我們對(duì)生命的認(rèn)知,一旦證實(shí)泰坦存有生命,那么創(chuàng)造生命的形式將會(huì)被改寫(xiě)。

泰坦除了構(gòu)成生命的物質(zhì)組合與地球不同之外,能夠在泰坦惡劣環(huán)境中存活的生命形式也是和地球完全不同的。

泰坦真的擁有海洋嗎?

泰坦1.880×103千克/立方米的平均密度和1.345×1023千克的質(zhì)量,二者同時(shí)反映出泰坦的地心引力和重力都是較小的。

以月球作為參照物,泰坦的平均密度只有月球的一半,擁有如此密度的球體,說(shuō)明了泰坦是由一半巖質(zhì)和一半冰水混合物的物質(zhì)共同組成,并且球體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是分層的,這一點(diǎn)與地球非常相似。

被冰層覆蓋的泰坦表層之下是一個(gè)主要由氨和少量液態(tài)水組成的液態(tài)海洋,這個(gè)海洋層就好比地球的地幔層緊緊將巖質(zhì)的核球包裹住,但是3400公里的核球是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地核的。在泰坦自身重力的影響下,核球每時(shí)每刻都是保持在高溫狀態(tài)的。

泰坦擁有液態(tài)海洋這一點(diǎn)是有探測(cè)數(shù)據(jù)支持的,依據(jù)建立在以下兩點(diǎn)之上:

①在泰坦大氣層中多次探測(cè)到了低頻率的無(wú)線電波信號(hào),雖然表面堅(jiān)硬的冰層并不是良好的低頻率無(wú)線電波反射物,但是液態(tài)的液體是反射低頻率無(wú)線電波的理想物質(zhì)。

②NASA對(duì)泰坦定點(diǎn)地段進(jìn)行了監(jiān)測(cè),經(jīng)過(guò)20年的數(shù)據(jù)對(duì)比,定點(diǎn)地段向南極方向移動(dòng)了30千米,這種現(xiàn)象只有懸浮于液態(tài)海洋之上的冰層才會(huì)出現(xiàn)如此的情況。

泰坦上存在大大小小的甲烷和乙烷海洋,例如面積為400000平方千米的克拉肯海和麗姬婭海,這兩個(gè)海洋蘊(yùn)含的丙烯腈達(dá)到了100億噸,海水中流淌著的是甲烷和乙烷。

圖源:NASA·噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室|圖解:泰坦海洋分布示意圖

潮汐鎖定與大氣層

泰坦15天22小時(shí)的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)周期,意味著它已經(jīng)被土星潮汐鎖定了,正如月球一樣,在地球上只能看到月球朝向地球的那一面,而背對(duì)著地球的那一面是看不見(jiàn)的,在土星觀看泰坦也會(huì)有與月球有著一樣的情況。

相反,在泰坦上觀看土星只會(huì)看到土星的表面,并不會(huì)看到土星的圓球體全貌和宇宙的景象。因?yàn)橥列堑捏w積實(shí)在是太過(guò)于龐大了,全方位將泰坦的視角覆蓋了,因此無(wú)論從那個(gè)角度去觀看土星看到的只能是土星的表面。

在太空中拍攝的地球圖片我們是看不出地球擁有大氣層的,這是由于地球的大氣層非常緊密的原因所致。泰坦的情況就完全不同了,從圖片中我們可以看到泰坦被一層氣體包裹著,之所以我們會(huì)看到大氣層,是因?yàn)樘┨贡砻娴拇髿鈮毫κ堑厍虮砻娲髿鈮毫Φ?.45倍。

泰坦生命體需要具備的條件

泰坦是一個(gè)環(huán)境十分惡劣的星球,能夠在泰坦上生存的生命體的生命力是非常頑強(qiáng)的,生存能力也達(dá)到了淋漓盡致的水平,主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

①泰坦的球體直徑比地球直徑小了7605千米,但是大氣層的總質(zhì)量卻是地球的1.2倍,假如你站在泰坦上承受到的重量是地球的7.3倍。

②泰坦的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及地球的質(zhì)量,球體產(chǎn)生的引力也不如地球的,微弱的引力不足以將大氣束縛住,大氣會(huì)大量逃逸,造成大氣層過(guò)厚,并且吸收了大部分的太陽(yáng)輻射,這樣一來(lái)泰坦就無(wú)法接收到足夠的能量,泰坦的平均溫度只有零下179.15℃。

③泰坦的自轉(zhuǎn)速度比地球慢,泰坦自轉(zhuǎn)一周是382小時(shí),也就是說(shuō)泰坦一天是382小時(shí)與地球一天24小時(shí)相差甚遠(yuǎn),這樣就會(huì)造成泰坦的冷與暖氣候溫度落差很大。

④泰坦大氣層的旋轉(zhuǎn)速度比泰坦本體的自轉(zhuǎn)速度來(lái)快,這個(gè)現(xiàn)象在南、北兩極會(huì)表現(xiàn)得更為明顯,南、北兩極的大氣層各有一個(gè)以9小時(shí)的自轉(zhuǎn)周期完成一次自轉(zhuǎn)的大氣漩渦,大氣層在頻繁的擾動(dòng)下會(huì)讓氣候變得不穩(wěn)定。

⑤泰坦95%的公轉(zhuǎn)軌道位于土星強(qiáng)大的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),雖然讓泰坦擁有了抵御太陽(yáng)風(fēng)的能力,但是強(qiáng)大的磁場(chǎng)也會(huì)讓泰坦的大氣層保持在濃厚的狀態(tài)。強(qiáng)大的磁場(chǎng)還會(huì)對(duì)鐵質(zhì)的泰坦核球造成嚴(yán)重的影響,讓泰坦的內(nèi)部變得不穩(wěn)定,從而引發(fā)名種地質(zhì)災(zāi)難。

⑥泰坦的大氣成分有98.4%都是氮?dú)猓O碌?.6%是氫、甲烷和其它少量元素,恒星散發(fā)出來(lái)的紫外線會(huì)分解大氣中的甲烷,分解后的甲烷變成了碳?xì)浠衔?,這些碳?xì)浠衔镒屢徊糠值奶┨勾髿鈱映尸F(xiàn)了橙色。

經(jīng)過(guò)NASA對(duì)泰坦大氣逃逸的模擬,碳?xì)浠衔飼?huì)在5000萬(wàn)年后全部逃逸到星際空間中,但是NASA在過(guò)去的幾十年間對(duì)泰坦大氣層的探測(cè),大氣層中的碳?xì)浠衔镆恢北3衷诤饬康乃?,碳?xì)浠衔锏暮坎](méi)有在大氣逃逸事件中損失,這就意味著泰坦有一個(gè)不斷產(chǎn)生甲烷的機(jī)制,因此大氣中是充滿(mǎn)甲烷的。

⑦泰坦距離太陽(yáng)14.3億公里,這個(gè)距離是地球與太陽(yáng)距離的9.5倍,因此泰坦能夠接收到的太陽(yáng)輻射僅僅只有地球的1%,也就是造成泰坦平均溫度只有零下179.15℃的原因之一。泰坦?jié)夂竦拇髿鈱哟藭r(shí)體現(xiàn)出了優(yōu)點(diǎn),假如大氣層不存在了,那么泰坦的平均溫度將會(huì)更低,因?yàn)榧淄闀?huì)引發(fā)溫室效應(yīng),所以在一定程度上讓泰坦的平均溫度有所上升。

⑧構(gòu)成泰坦云層的物質(zhì)與地球不同,地球上的是水冰云,泰坦上的是甲烷云,雖然泰坦擁有與地球一樣的液態(tài)循環(huán)系統(tǒng),也會(huì)降雨,但是降落的是液態(tài)的甲烷和其它有機(jī)化合物。甲烷之所以會(huì)以液態(tài)的形式降落完全是受益于泰坦的平均溫度,甲烷在零下182.5℃時(shí)會(huì)凝結(jié)成固體,沸點(diǎn)僅僅與固體狀態(tài)相差21℃,零下179.15℃的溫度剛好讓甲烷呈現(xiàn)液體的狀態(tài)。

綜合以上幾點(diǎn),能夠在泰坦如此惡劣環(huán)境中生存的生命體一定比地球上的生命體具有更頑強(qiáng)的生命力,這種生命體與地球生命體是完全不同的??v觀地球的生存環(huán)境是一個(gè)安逸的星球,因此在地球生存的生命無(wú)法在泰坦星球上惡劣的環(huán)境中生存。

從生存環(huán)境和構(gòu)成生命物質(zhì)不同這兩點(diǎn)可以得出結(jié)論——泰坦是一個(gè)不適合人類(lèi)居住的星球。


泰坦構(gòu)成生命的物質(zhì)與地球不同之外,生命的形式也和地球完全不同的評(píng)論 (共 條)

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