土卫六泰坦上布满了甲烷湖泊,为什么大气层中甲烷含量却非常低(土卫六的甲烷是如何形成的)

土卫六 泰坦 上的 湖泊 消失之谜 幽灵湖 证明季节变化存在

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本文目录

  1. 为什么要探索土卫六上的生命呢
  2. 土卫六泰坦上布满了甲烷湖泊,为什么大气层中甲烷含量却非常低
  3. 土卫六为什么称原始地球
  4. 土卫六温度大约零下170摄氏度,为什么有些科学家还是怀疑有生命存在

为什么要探索土卫六上的生命呢

地球上的生命起源于海洋。美国康奈尔大学的科学家最新研究认为,土卫六上的生命形式同样能够存在于海洋。不同于地球的海洋,土卫六的海洋由液体甲烷和乙烷组成;不同于地球的生命形式,土卫六的生命形式可能是一种无氧的有机氮化合物,科学家暂将其称为“含氮体”。美国宇航局则公布了一个用于探测土卫六液态甲烷和乙烷海洋中是否存在生命迹象的潜水机器人设计方案,非常新颖且富有创造性。

土卫六的海洋

土卫六上的甲烷湖

在已知的土星卫星中,土卫六是体积最大的,又被称为“泰坦”星。迄今有4个航天器先后探测过土星,它们是先驱者11号、旅行者1号和2号以及卡西尼号,其中卡西尼号目前还在工作。它们都向地球发回大量数据资料,大大丰富了人类对土星和土卫六等卫星的认识。

卡西尼号于2004年7月1日进入环绕土星的轨道,它释放的惠更斯号子探测器于2005年1月14日着陆于土卫六表面,进行了1.5个小时的探测工作。从惠更斯号在距离土卫六表面16千米处拍摄的照片上能够清楚地看到一些深色线条,这可能是液体流动形成的河床。它们流入一片深色区域,该处或许是液态甲烷和乙烷的海洋,其中的浅色斑块可能是岛屿。

2008年12月,卡西尼号对土卫六的探测也表明,在其冰冻的表面上,拥有液态甲烷和乙烷形成的海洋,类似于生命进化前的环境。2009年2月,科学家发现土卫六狂降甲烷雨,并在其南极形成了一个面积为3.4万平方米的新的液体甲烷湖泊。这首次证明,土卫六可能也像地球一样存在着活跃的“水文循环”,只不过其循环主角是碳氢化合物甲烷。同年11月,研究人员发现,土卫六北极的液体甲烷及乙烷湖泊所覆盖的面积比南极多出20倍。由于北半球光照变强,2013年7月10日,卡西尼号发现了土卫六北半球的新秘密,例如被研究人员称为“魔幻岛”的神秘明亮物体。这个亮点位于土卫六的第二大海丽姬亚海。2014年8月21日,卡西尼号飞越土卫六时捕捉到的景观表明,其北极海洋反射太阳光,反射点发生在土卫六上最大海洋克拉肯-马雷的南部。这些亮点是土卫六上的甲烷和乙烷可能因夏季温暖而活跃起来的迹象之一,这与地球上的湖泊应对季节变换的方式相似。

土卫六的生命线索

以前的观测就发现,距离土星122万千米的土卫六具有明显的大气。其大气层厚度达2700千米,气压竟是地球的1.5倍。科学家们认为,它既有大气就可能有生命。尤为突出的是,在太阳系各大行星及其卫星中,唯有地球和土卫六大气中富含氮,显得特别宝贵。它富含氮气的大气层既然含有甲烷云和一种可以孕育生命的氩氰酸有机分子,就有可能依旧保存着早期地球大气层演化的线索。

土卫六表面湖泊的主要成分是液体甲烷,其次是乙烷,在湖下冰壳深处则是由水和氨组成的海洋。生命存活的必要条件之一是有液体提供养分和帮助完成新陈代谢,由此推测土卫六具有孕育生命的环境。

2009年8月,巴西坎皮纳斯国家光学同步实验室的科学家获得一项重要发现,他们在土卫六环境仿真模拟条件下获得腺嘌呤分子,而腺嘌呤是组成DNA的4种碱基之一,是构成生命的重要基础。这一发现显示,土卫六上具有存在生命的可能性。

用潜艇去探测土卫六

用无人潜艇深入土卫六甲烷和乙烷的海洋进行考察,乃是科学家设想的一个最新方案,虽然这个方案尚处于设计阶段。

这个潜艇看起来像是一个早期的潜艇,实际却是高科技的体现,因为它必须要在非常遥远的极为寒冷恶劣的环境中开展各种探测工作。最有可能投放该潜艇的地点是极地海洋克拉肯-马雷,探测数据发现这片海洋面积大约39.88万平方千米,深大约160米。这片海不是静止不动的,也有海流和潮汐。

土卫六上的外星人有臭味

贝恩博士正致力于研究构成外星人生命的极端化学物质。土卫六上的生命是贝恩博士研究对象中一个非常奇异的代表。虽然从卡西尼号飞船发送回来的土星图像看上去和地球相似,甚至比地球更有魅力,但是土星有厚厚的冰冻大气层、橙色的烟雾。它离太阳很远,其距离是我们与太阳间距离的十倍,而且土星是一个非常寒冷的地方,其表面温度达到零下180摄氏度。在那里水永久性地结成了冰,液体甲烷和乙烷是土星上唯一可得到的液体。所以土星上的生命与以水为生的人类相反,他们很可能是依靠甲烷为生的。

“生命需要液体,甚至地球上最干燥的植物都需要水来进行新陈代谢。这样来看,如果土卫六上有外星人存在,那么他们的血液中一定含有液体甲烷,而不含水。这就意味着外星人整个身体的化学性质完全不同于人类,其化学分子一定是由更多种元素构成,其元素种类多于我们人类所使用的,但是外星人体内的化学分子更加密集,同时化学反应也更强烈。”贝恩博士还指出,在液体甲烷中进行新陈代谢,其分子构造要比陆地生物小一些。众所周知,甲烷有臭鸡蛋的味道,所以说土卫六上的外星人有臭味。

土卫六上的外星人“易爆”

“陆地生命大概有700种分子,但是找出这700种分子需要你有能力制造1千万种分子,问题不是你是否能制造出这么多的分子,而是你能否把它们聚合在一起来实现新陈代谢。”贝恩博士说,聚合就像在一个木材厂中寻找合适的木板做桌子一样。他说,“理论上你只需要5块木板,但是木材厂到处都是木料,还没有找到组合成桌子的5块木板。所以你要有超乎寻常的能力,能够制造出更多的分子。因而土卫六上含有6原子的化合物会包括形形色色的化合键类型以及多种不同的元素,其中包括硫和磷,这对我们来说都是一些不稳定的结构,包括象硅一类的其他元素。”大家都知道,含有硫磺的物品易燃易爆,土卫六上的外星人身上含有硫等多种元素,所以这些外星人“易爆”。

能量是影响土卫六上生命类型的另外一个因素。太阳照耀在土卫六表面的强度只是地球表面日光强度的10%,土卫六上的能量很可能供应不足。

“快速运动或成长需要大量能量,从理论上来说,土卫六上可能存在着苔藓一样的生物体,但排除了猛禽生存的可能性。”无论土卫六上出现何种生命形式,但至少我们知道不会存在一个侏罗纪公园。

土卫六泰坦上布满了甲烷湖泊,为什么大气层中甲烷含量却非常低

问题提得很好,再进一步,我们还能从问题里找到答案。

土卫六上布满甲烷湖泊,大气层中甲烷含量极低的原因是:土卫六上太冷了,甲烷气体都冷凝成了液体,形成了甲烷湖泊。

土卫六很像地球,有厚重的大气层,地表有液体海洋,还有丰富的有机元素。如果太阳系有地外生命的话,土卫六的机会最大。

土卫六的概况

土卫六大气中有98.44%是氮气,是太阳系中除了地球外的唯一的一颗富氮星体。大气里占小部分的是不同种类的碳氢化合物残余(包括甲烷、乙烷)。

土卫六的地表温度是-179℃,甲烷和乙烷在土卫六上都以液体形态存在。甲烷在土卫六上的情形就像水在地球上的情形一样。土卫六上会刮风下雨,下的雨是甲烷雨,甲烷雨落到地面上,冲刷出一条条的甲烷溪流,汇集成一个个的甲烷湖泊。

液态甲烷跟水不同的是,在土卫六上液体甲烷黏糊糊的,你在甲烷海里游泳,就像在汽油池子里游泳一样。

土卫六的第一次亲密接触

在登陆探测器惠更斯登陆土卫六之前,所有对土卫六的地面描述都来自于推测。因为土卫六的大气层实在是太厚了,外围的轨道探测器根本看不穿被大气层包裹的土卫六到底长成什么样。

2004年土星探测器卡西尼到达土星轨道,开始对土星和它的卫星群的探测工作。卡西尼还带了一个小机器人叫惠更斯,惠更斯的任务就是登陆土卫六,看看地面上到底有没有液体海洋。

卡西尼把惠更斯带到土星轨道后,就跟惠更斯分手了,让惠更斯自己去土卫六。为了减少机器重量,惠更斯身上没有安装太阳能电池板充电,它只能依靠自身的电池工作。为了节约宝贵的电池能量,惠更斯是在休眠状态中滑行到泰坦星的。

惠更斯在土卫六上只工作了短短的几个小时,就耗尽电量留在了土卫六。它拍摄了土卫六地表的第一张照片,照片里的泰坦星是一个被橙色烟雾笼罩,雾气蒙蒙,光线昏暗的荒芜之地。

惠更斯的电池只能支持它把数据发给卡西尼,通过卡西尼传回到地球。惠更斯跟卡西尼之间有2个通讯频道,在传输数据时,由于指挥程序的错误,只打开了一个频道。惠更斯一共拍摄了700张照片,卡西尼只收到了其中的一半,另外一半照片丢失了。

惠更斯是迄今为止距离地球最远的登陆机器人。

土卫六的深入探寻

虽然惠更斯没有发现土卫六上有生命的痕迹,但它确认了土卫六上有液体甲烷海洋。科学家很兴奋,希望能在甲烷海底找到生命。下一步的计划就是派一个潜水艇机器人登陆土卫六,进入甲烷海寻找生命。

甲烷海跟地球上的海洋不一样,在地球上工作的潜水艇到了泰坦星上并不适用。在泰坦星上,空气的主要成分是氮气,沉入到寒冷的甲烷海里,压力大了一些,氮气会液化成液体,所以甲烷海的潜水艇不能像地球潜艇一样直接使用压缩空气。未来的潜水艇机器人会从地球上携带压缩氖气罐去泰坦星。氖气在甲烷海里不会液化成液体,可以用来推动压水舱里的甲烷液体排到海里,从而控制潜水艇的升降。

潜水艇机器人预计在20年后成行,到时候我们就能知道土卫六的甲烷海里有没有生命了,期待。

土卫六为什么称原始地球

是因为这颗星球有着比地球还浓厚一些的大气层,表面大气压约相当于地球的1.5倍,而且98%都是氮气,并且还有少量氧气和二氧化碳,其大气构成以及大气层浓度都和地球很相似,而且这颗星球上面可能有着液态甲烷、乙烷或氨水形成的湖泊甚至海洋,大气层中还有云层和降雨现象,表面还有从地下喷出的热泉,表面某些地方也是有液态水的

土卫六温度大约零下170摄氏度,为什么有些科学家还是怀疑有生命存在

有生命存在还是有可能的,甚至是宇宙中或更远的星球有更高级的生命存在。只是地球人以自己的生存条件去评判别的星球温度高低及恶劣环境来评估有无生命是不正确的。应该明白,宇宙是无奇不有的,恶劣的环境只能说是不适合地球人类的生存,难道就不能产生适应恶劣环境而不同于地球人的外星生命?

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卡西尼号数据又有新发现,土卫六为什么有充满甲烷的湖泊

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