太阳系最大卫星:存在大片咸水海洋,推测有诞生生命的可能性?

木星块头很大,虽然和地球相比距离太阳遥远,但挡不住人家身躯庞大,即使距离远些,也能和太阳遥相呼应。

更为关键的是,相比于太阳系内其他7个行星兄弟,木星是艳福最厚实的那位——人家可是后宫佳丽无数。

截止到2012年,也就是朱诺号刚抵达木星区域不久的时候,科学家确定的木星卫星数量是68颗(这一数量到去年已上升到79颗),在整个太阳系内,木星卫星的规模是相当惊人的。

它的“后宫”们甚至各有各的特色,木卫二是太阳系所有行星中和地球最相似的一个,木卫三是太阳系中最大卫星,它的行星们,都有着不同诞生生命的概率。

今天就来说说人类格外“钟情”的木卫三。

木星的“第三个老婆”

NASA的朱诺号,去年经过长途跋涉,终于来到了木卫三的身边,并为其拍摄了一系列的照片。

欧洲航天局的探测器木星冰月,去年4月也已经启程,它的目标也是木星及其身边的一系列卫星。

有意思的是,木星在西方的名字是朱庇特,而这一位又是古罗马神话中的众神之王。于是乎,科学家在没确定一颗木星的卫星后,就用神话故事中朱庇特情人的名字来命名。

木卫三的正式名称为伽倪墨得斯,神话故事中这个女人正是木星的情人。此外,木卫一叫依娥,欧罗巴是木卫二的名字,木卫四则叫卡利斯托。

加上木卫三在内,这4颗木星的卫星又叫伽利略卫星,因为早年伽利略对木星及其卫星经过长期的观测和研究。

从肉眼的范围来看,木星在天空中的亮度仅次于金星,如果把人类肉眼可见的天体按照顺序排列的话,太阳、月亮肯定是最大最亮的,接下来便是金星和木星了。

所以在早期的天文研究中,这些肉眼可见的星星,是科学家们研究的终点。也正是在这个过程中,木星的卫星被科学家先后发现了。

有意思的是,从掌握探测天体体积后的角度看,木卫三的直径达到了5262公里,这一体积比作为行星的水星体积还要大。

在太阳系内横向对比起来,木卫三的个头是所有卫星里最大的那一颗。这种独一无二超大的个头,让人们一度觉得可以在肉眼的状态下看到它。

事实上,只要天象合适,木星的卫星确实能够肉眼看到。也正因为如此,引发了谁先发现木卫三的争议。

中国人最早看到木卫三了吗?

多年来科学界常规的观点是,木星排在前面的几颗卫星,都是伽利略在17世纪早期用天文望远镜发现的。

不过到了20世纪80年代,我国一位研究天文史的学者席泽宗认为,木卫三最早不是伽利略发现的,而是由我国古代的天文学家率先发现的。

席泽宗提出,历史上的天文学家甘德,几千年前就用肉眼的状态看到了木卫三。

这一观点提出来容易,但是要证实就比较难了,因为他考证出来的只有文字资料,如何才能证明木卫三就是先被中国人看见的呢?

很快,另外一位物理学家钱临照想到了一个简单的办法。现在可以进行肉眼观测啊,如果确实能看见的话,古代肉眼看见木卫三的记录可信度就提高了。

就这样,席泽宗立刻组织了十几名学生准备肉眼搜寻木卫三。为了获得更好的观测视野,他带着学生专门去了河北的兴隆山上。

这一趟果然没有白跑,在天气晴好的状态下,他们终于看到了木星的卫星,而且还不止一颗。

后来经过统计,看到木卫三的学生有8名,还有3人看到了木卫二和木卫三,甚至还有一个学生看到了木卫一。

这一观测结果让席泽宗很兴奋,可遗憾的是就是没有人看到木卫四。本来席泽宗推测,是不是木卫四的亮度不够,所以肉眼不可见。

等后来他从天文年历上才得知,他和学生在山上观测的时候,木卫四正好运行到了木星的另一面,因为木星的遮挡所以在地球上看不到。

至此席泽宗通过实际的观测后认为,在不使用望远镜的情况下,木星的几颗卫星用肉眼就能看到。而这也意味着,古人的记录事实上准确的。

虽然科学界之后并没有改变“伽利略率先发现木星卫星”的说法,但席泽宗的实践和观点还是引发了很大的轰动。尤其在天文学界内,这成为实验天文学史的起点。

但是从另一个角度看,肉眼毕竟比不上技术的加持。像木星以及其卫星,肉眼的状态人类只能大概确定它们在天空的位置。

如果使用望远镜,再到现在掌握了航天技术到跟前观测,那种效果肯定是不能同日而语的。

朱诺号的观测

木卫三不但是太阳系内最大的卫星,而且还是唯一拥有磁场的卫星,这种特性让科学家惊叹不已。

像月亮这样的卫星,自身的磁场早已消失不见,而且是怎么丢失的,至今也没有一个确切的结论。而木卫三拥有磁场,科学家猜测在它的内部,应该是类似于地球这样的结构的。

朱诺号是从2011年飞往木星的,在此之前探索木星及其卫星的探测器是伽利略号。到2016年7月,朱诺号终于来到了木星身边。

到去年6月,它又近距离飞过了木卫三。探测器近距离的为木卫三拍摄了大量照片,从陨石坑再到环形山,丰富的细节,实在让人难以把它跟朱庇特的漂亮三太太联系在一起。

这是人类迄今为止,第一次近距离的观测木卫三。在此之前科学家已经知道了木卫三的大概组成结构和物质,它的主要成分是归盐酸岩石和冰体。

在木卫三的内部,应该是一个富铁且具有流动性的内核,在其的外层区域,还有一层稀薄的大气层,木卫三的大气层中,有氧气和臭氧。

由于技术的限制,人类无法实质性的探测天体内部的区域,因此围绕各天体的内部构成,主要都是理论上的研究和推测。

像木卫三的冰体区域覆盖下,科学家推测是咸水海洋,甚至还推测出了它的深度。科学家相信,木卫三上的地下海洋,其深度达到了10万米。

但究竟是不是如此,现在科学家也无法去证实。关于咸水海洋这一点,朱诺号去年在抵近观察木卫三的时候,科学家依然相信它能更多的发现点什么,或者确切一点说,能不能发现什么有机物。

在此前伽利略号抵近木星区域探测的时候,就有了木卫三上拥有有机物的说法。此后多年的观测,不少科学家都相信这一点。

可问题在于,不管是此前的探测器,还是现在的朱诺号,它们也仅仅只是抵近观察,并没有在木卫三上着陆。

假如,木卫三上的有机物是一些微生物,探测器在太空拍照和观测,是根本发现不了它们的。这就意味着,关于有机物的猜测,现在依旧是既没法证伪,也没办法去证实。

探测器只是绕着木卫三,拍摄了一张又一张表层的照片。而这些分辨率低的照片,是根本不能做出判断的。

就在朱诺号继续工作的时候,去年另一个探测器木星冰月又启程上路了。

木卫三上会不会存在生命

木星冰月探测器的主要任务,是探测木卫二、三、四几颗卫星。观测研究木星的大气层和磁场,同时研究卫星的冰壳和化合物成分,探寻上面是不是存在生命。

科学家对这一点之所以仍然不死心,是因为木卫三确实有合适生命孕育的几个特点。

相比于它的“老公”木星是气态巨行星,木卫三既有海洋,又有冰体,同时还有磁场可隔绝来自太阳和太空中的辐射。

这些都为生命的演化,提供了基础场地和保护。而且,木卫三和木星之间,引力作用下也能实现潮汐加热机制,这在一定程度上能让木卫三获取能量。

关于木卫三的海洋,虽然深藏在地下得不到阳光的照射,但木卫三内部如果有能量活动的话,其海底便会有火山喷发的可能。

依靠这样的能量和热源,在海底的火山区域,或许就会有生物的存在。因为同样在地球的海底火山区域及其环境中,此前就发现过有机物的存在。

虽然充满了期待,但由于去年欧洲航天局发生的探测器,依然只是绕行而不是登陆,所以在相关证据的搜集上,还是会和朱诺号一样。

这也就意味着,在没有正式登陆木卫三的那一刻,上面究竟是怎样的情况,一切也都是远距离观测后得到的结果。

木卫三特别,其他几个木星的卫星也不一般。比如木卫一上就布满了火山,而且是整个太阳系内火山最多的地方。

此前朱诺号飞临木卫一时,红外相机在距离木卫一1500公里的地方,拍下了它满是火山的状态。照片中凡是有亮斑的地方,说明温度相当高。

木卫一的这种状态,很难不让人想起科学家的一个说法,早期的地球也是这种岩浆横溢的状态。

结语

朱诺号还在继续工作,而木星冰月又在前往木星区域的途中,13亿公里的路程,光是在路上就要8年的时间。

所以随时随地,人类都会发出一声感慨,这宇宙未免也太大了。虽然利用先进的望远镜技术,人类观测的距离已经突破了银河系。

可当实际去触摸这一个个天体的时候,光是太阳系内的距离,就能耗费人类无尽的岁月了。所以说探索无止境,只能是一场场的接力。真要是能实现须臾之间抵达某个天体的技术后,对宇宙的实际触摸之旅也才真正登场。

参考资料:

《为证明中国人最早发现木卫三,他出了这个主意》 中国科学报社 2021年10月9日《朱诺号在扩展任务期间探索木星的卫星》 NASA中文网 2022年12月15日《蓄势待发,欧空局探测器欲揭开木星系奥秘》 中国航天报 2023年2月20日