地球之外是否蘊藏生命?科學家這樣表示

卡西尼-惠更斯號太空船揭開了土星是否可能蘊藏外星生命的有趣線索。

土星遮蔽了太陽刺眼的光芒,卡西尼號的相機捕捉到土星與土星環的影像。這項任務獲得了開創性的數據,也是三家太空機構密切合作的成果。

飄浮在木星上空的木衛一是伽利略所發現的四顆木星衛星之一。儘管大小與月球相同,但在太陽系中最大的行星面前卻顯得渺小。

在這幅假想圖中,水氣與冰粒從土星的第六大衛星土衛二的海底熱泉噴了出來。這顆衛星冰凍的地殼底下有一片可能孕育原始生命的海洋。

撰文:伊娃.方登柏格 EVA VAN DEN BERG

卡西尼號飛越土星的北半球。這顆行星的大小是地球的764倍。

卡西尼-惠更斯號傳回了令人驚豔且前所未見的太陽系影像,並且對於土星的某些衛星是否可能有生命提供了新的見解,任務圓滿成功。這項任務是三個太空機構―美國航太總署、歐洲太空總署以及義大利太空總署―密切合作的成果,為一個長久以來的夢想帶來最高潮。這項任務蒐集到的大量數據,將可獲致重要的發現來支持更進一步的太空探索,並證實科學家深知的一件事:我們對宇宙的看法即將改變。

卡西尼號的故事始於三十多年前,兩位致力於國際合作的科學家之間的對談。其中一位是華裔天文學家葉永烜,他曾任職於德國馬克斯.普朗克高層大氣研究所(現已更名為馬克斯.普朗克太陽系研究所),這個機構當時正籌畫向歐洲太空總署提出一個土星軌道船的計畫;另一位則是法國科學家丹尼爾.高迪耶,當時他已經向法國國家太空研究中心提出計畫,設計一架探測器進入土星衛星之一「泰坦」(土衛六)的大氣中。

以「喬凡尼.卡西尼」之名為這項任務命名是葉永烜的點子。卡西尼是義大利天文學家、數學家也是工程師,他在1671年任職巴黎天文臺的臺長直到1712年去世。卡西尼發現了土星的四顆衛星(土衛八、土衛四、土衛五和土衛三),並觀察到了土星環的環縫。

卡西尼號太空船與惠更斯號探測器(以荷蘭天文學家克里斯蒂安.惠更斯命名)是團隊合作的成果。歐洲太空總署負責打造探測器、美國航太總署負責打造軌道船,而義大利太空總署則製作太空船上的巨大天線。

昂貴的花費加上科學與技術上的挑戰,這項任務屢次差點胎死腹中。儘管在最後一刻因為機械故障與天氣狀況而被迫延期,泰坦火箭仍於1997年10月15日從佛羅里達州的卡納維爾角發射,這艘太空船與裝載的探測器從此展開土星之旅。它們在七年後抵達土星,並開始為期13年的太空探索。

卡西尼號高6.7公尺、寬4公尺多、重達5712公斤,是至今被送往太空最重的太空船之一。為了用最少的燃料抵達土星,這艘太空船須仰賴其他行星的重力輔助,因此航行路徑會經過特定位置上的某些行星。它曾飛越金星兩次、地球一次、木星一次(依照順序),藉此獲得在2004年6月30日進入土星軌道所需的速度。

大約六個月後的耶誕夜,寬約2.7公尺、重約318公斤的惠更斯號探測器脫離卡西尼號,並於2005年1月14日登陸土衛六「泰坦」,並在著陸後存活了72分鐘,全程持續把數據傳回給卡西尼號。惠更斯號著陸在堅硬、平坦、布滿小石頭的表面上,可能是由冰組成,周圍大氣則瀰漫著據信存在有機物質的橘色薄霧。

 

甲烷占泰坦的大氣約5%,扮演的角色似乎與地球上的水相同。儘管這顆衛星的氣溫為攝氏零下179度,但它與地球仍有許多相似之處。美國康乃爾大學的科學家評估這項任務的數據後,發現氰化氫是陽光與這顆衛星的濃密大氣交互作用下的產物,而且可能孕育了行星形成之初的某些生命形態。

在為期13年的探索中,卡西尼號揭開了土星所有不為人知的面貌。這艘太空船發現了大量新的衛星,包括土衛三十二、土衛三十三、土衛四十九、土衛三十五和土衛五十三,並發現了極光與巨大的風暴,例如在土星南半球就觀測到一個直徑約有8000公里的風暴。

多虧了卡西尼號,我們現在知道土星環的厚度,而且由冰、塵埃和岩石碎片組成。

卡西尼-惠更斯號任務最令人驚豔的發現來自於泰坦與其他一些土星的衛星。

土星第六大衛星土衛二的冰凍地殼底下,有一座可能孕育原始生命的海洋。卡西尼號太空船搭載的相機所拍攝的照片,可看到土衛二表面有冰粒與水氣噴流,可能來自海洋中的海底熱泉噴口;冰凍的土衛四擁有冰崖與稀少的氧分子離子,證實了有極為稀薄的大氣層;然而,生命的基本要素碳氫化合物卻在一顆最怪異的衛星上被發現,那就是表面如海綿般不規則的土衛七。

2017年9月15日,卡西尼號太空船告別了宇宙。在圓滿完成任務且燃料幾乎用完時,工程師發送了一道命令,讓它墜入土星大氣中燒毀,以避免可能汙染土星的衛星。然而,它傳回的大量數據至今尚未分析完畢,其中可能藏有許多未來意想不到的大發現。如今,在太空探索中每件事看似皆有可能發生,我們追求宇宙中的驚喜。正如卡爾.薩根曾經說人類的宇宙之旅是:「我們知道我們正朝著最偉大的祕密前進。

這幅假想圖呈現惠更斯探測器停在土衛六「泰坦」表面,這顆衛星含有生命所需的有機物質。惠更斯探測器在電力耗盡前的一個多小時陸續傳回在它周圍的影像。

土星的祕密

卡西尼-惠更斯號任務長期以來傳回的數據,讓科學家陸續揭開我們的太陽系中第二大行星的謎團。

PHOTOS: NASA/JPL/SSI; NASA / JPL-CALTECH/SSI (BOTTOM RIGHT)

土星的四顆衛星,左上起順時鐘方向依序為:土衛六、土衛八、土衛十八、土衛七。土星有53顆已確認的衛星和9顆暫定的衛星,每一顆都擁有獨特的組成與形態,構成一個龐大而

泰坦的極區有許多碳氫化合物湖(上),這些淺坑裡充滿了乙烷和甲烷,造就可能孕育生命的條件。這一張偽色圖(右)顯示位在土星北極的巨大風暴眼。

將近20年的太空旅行與探索之後,卡西尼號太空船圓滿完成任務。它在最後一次的飛行中墜毀於土星的大氣中,以避免可能汙染土星的衛星。

閱讀完整內容

國家地理雜誌3月號/2018年第196期

本文摘錄自‎

地球之外是否蘊藏生命

國家地理雜誌

2018/3月第503期