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惠更斯行动

王朝百科·作者佚名  2010-02-19
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惠更斯行动

欧洲航天局发布的消息说,格林尼治时间25号两点24分,北京时间10点24分,地面人员收到信号惠更斯号探测器已与卡西尼号飞船成功分离。

2004年12月25日,欧空局和美国宇航局宣布:惠更斯探测器将于2005年1月14日到达土卫六,对这颗太阳系内最有可能存在生命活动的星体进行首次着陆探测。而伴随这一消息的发布,人类在外太空寻找生命的话题又开始升温。

要了解地外生命,我们只能追寻地球生命的演化的足迹。以此为蓝本,或许可以发现地外生命的线索。科学家估计,地球有超过四十六亿年的历史,在地球诞生的前10亿年中,许多化学物质是由火山爆发释放出来的。这类化学物质中有些成为大气的一部分,而其余则被冲刷到海洋中成为生命演化的基础要素。其实生命是如何起源的人们现在也才只知道其中冰山的一角,而科学的发展正在向着这个大问题的结论不断逼近。

1953年4月,全世界都为克里克和沃森所揭示的DNA分子“双螺旋”结构所震惊。人们没有想到,就在一个月后,又一个可以永载史册的生命科学发现被披露出来。

美国芝加哥大学化学系的学生米勒和他的导师尤里,在1953年5月公布了他们革命性的发现。米勒用水、甲烷、氨气和氢气共同混合,在实验室中模拟他假定的原始大气成分,将混合物灌入到一个特殊的玻璃装置中,给瓶内混合物加热,使它不断沸腾,产生气体。气体经过一个装有电极的小室,室内连续产生火花,犹如大自然的闪电和火山爆发,然后经过冷却又变成液体回到原处。经过一个星期不间断的放电实验,奇迹出现了:玻璃瓶的内部出现了一种淡红色的物质——它们是一些组成生命的基本物质——里面有九种氨基酸、还有糖和脂肪!

1969年,射电天文学家观测到宇宙空间中有机分子甲醛的光谱线,轰动了世界,被誉为20世纪60年代天体物理的重大发现。后来,美国伊利诺斯州立大学的路易斯•辛德在靠近银河系中心的星云中发现了有机分子——氨基酸,这是构成蛋白质的基本成分。迄今为止,天文学家们在太空中已发现几十种星际有机分子。星际有机分子的普遍存在明白地告诉我们,宇宙中一定有大量具备产生生命条件的星体。

既然地球上的物质元素与遥远星球上物质元素本质上是相同的,在宇宙中又存在着大量的与太阳系类似的星系,因而无论在哪个星系的行星上,与地球相似的条件,就可能具备生命的原材料,生命就可能有条件诞生。

1996年8月7日,在美国首都华盛顿的美国宇航局总部举行的一次新闻发布会上,一块在南极发现,编号为ALH84001的陨石一亮相,马上吸引了全世界的目光。在显微镜下,陨石内部显现出微小细菌留下的化学痕迹。一层层的结构和矿物微粒这些都可以证明这些是最初的有机物。这块土豆大小的陨石曾是火星的一部分。1600万年前,一次小行星的撞击使它从火星上脱离,在太空中飘荡一阵后,它落在了地球南极。

2000年,加州理工学院的本杰明和他的同事们对该陨石的磁场进行了研究,发现陨石内部的温度与它脱离火星时是没有多大差别的,一直不超过40摄氏度。也就是说火星陨石在落到地球表面的时候,它内部几乎是恒温的。如果里面含有细菌、甚至植物种子或真菌类生物都可以保存下来。

一块火星陨石从火星到地球约需1年的时间,而一些生物机体能够在太空中存活数年之久,这使得生命在行星间的“传递”成为可能。

虽然现在科学界对这块陨石还存有争议,但无疑它引起了更多的相关研究,后来很多陨石中发现了一些有机物质。

赵玉芬:“也就是说,生命起源的物质是我们地球呢,还是太空,这两个都可以发生。”

虽然地球也能可以发生生命的起源,但是科幻电影自然更喜欢后者,生命来自太空的说法,甚至在美国宇航局专家担任科学顾问的科幻电影《火星任务》里,他们也是这样表现的。

生命起源问题是困扰人类的几个根本性科学问题之一,现在还没有定论,科幻电影中的情节自然不能当真。然而就寻找地外生命的意义来说,如果生命的种子真的来自太空,那么我们寻找地外生命很可能就不仅仅是寻找同伴了,很可能是在寻找自身。

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2 惠更斯行动

几千年来,人类看到的星空不过如此,它是由几千颗闪烁的亮点组成的。

直到1609年,意大利科学家伽利略把望远镜用于天文观测后星空的奥秘才真正显现出来。当他把镜筒对准银河时,惊奇地发现原来模糊的光斑竟然都是由无数颗恒星组成的!

1917年,威尔逊山望远镜在美国加利福尼亚州落成,这是当时世界上最大的望远镜,天文学家哈勃就是用它发现了在银河系以外,还有无数的星系。这些星系离我们最近的也有180万光年。具有讽刺意味的是,当时天文学家对这些遥远星系的了解程度竟远远超过我们所处的太阳系。

20世纪初光谱学的进展使人们对能自己发出光亮的天体有了更深的了解。天文学家通过观察一个星体拍照它的光谱,就能够得出来许许多多关于它的信息。但在浩瀚的宇宙中,璀璨夺目的发光天体有些并非发出的是自身的光芒,像土星木星这样的行星,用传统的光学望远镜来观测只能看到太阳的反光,所以对于行星来说,我们所知道的行星本身的事情就少得可怜了。

李竞:“可是在20世纪的下半叶一直延续到现在,这个太阳系天体的研究变成了一个极其热门的话题,公众对它非常的关心。那就是因为手段不一样。我们不光能看了,而且我们能够近距离地去看。跑到最近的地方去看,最近甚至可以人去看,像人登月,除了近距离地去看,还有就地考察。把探测器不仅飞进,而且在那儿软着陆,就地考察,这样一来呢,可就完全变成了一个新时代了。”

1957年10月4日,苏联第一颗人造地球卫星发射成功,科学技术进入了太空时代。为了探索近地空间,航天先驱把目光投向月球。1969年,美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林是第一个与月球生命零距离接触的人。经过对月球岩石和宇航员仔细检查,结果是月球上一片荒凉什么生命都没有。

除了月球,那时人类最感兴趣的星球要数是离地球最近的金星了。这颗体积相当于地球的88%,质量相当于地球4/5的星球,就像是地球的姐妹星,1918年,一位瑞典化学家曾描绘说金星上面布满被水浸透的丛林。

现在知道,金星表面温度高达465摄氏度,岩石都被融化。大气中还会下着硫酸的雨。 看来,金星和地球实在只是一对貌合神离的姐妹。很难想象这样的环境,可以生活着普通的生命。

李竞:“但是对于火星就不一样了。天文学家对火星就特别感兴趣,就是由于它跟地球的相似之处,要比其他的天体多得多。比如说它有温差、它有大气,它有昼夜,它有一年四季而这些呢,都跟地球相类似。”

为了揭开火星生命之谜,30年来,有20多个探测器先后飞往火星。尽管收集了许多关于火星的资料,但一直没有找到生命的迹象。

火星上面真的没有生命了吗?

2000年,从“火星探路者”探测器携带的六轮火星车“索杰纳”拍到的照片上,专家发现这个红色星球的表层或表层下面很可能有水源存在,随后更多的照片显示了一层层的水成岩,表明火星在过去可能布满湖泊。这条发现被列为美国宇航局在2000年的十大功绩之一,同时跻身美国《科学》杂志选出的2000年十大科技成就榜。

2004年,两个比索杰纳更先进的火星探测车,再次登陆火星。经过一年的考察,勇气号和机遇号已经找到了相当多火星表面过去曾经有海洋的证据,它们如今还在不断地传输着来自火星的最新消息。

一颗星球要支撑某种生命形态,就必须具有一种至关重要的成分,一种目前包括我们人类所知生物都不可缺少的物质,那就是水。所以寻找生命形态的过程其实就是寻找水的过程。

赵玉芬:“因为水是我们地球上认为生命如果没有靠水来做介质做能量物质的转化的话,它要完成它必须的功能的话,可能都不可能延续,因为像一般的生物体包括人,有的很高啊,60%70%都是水,所以这样的话,水还是必须的。”

在太空中,海洋并非地球的特产。其实,就在太阳系中,还有一个星体上有大量的水以海洋的形式存在,它的规模比地球的海洋还要大。这个星体就是木星的一颗卫星——木卫二。它最初引起人们的关注是在1977年,在那一年,美国发射了旅行者一号和旅行者二号探测器。

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3 惠更斯行动

李竞:“旅行者1号跟旅行者2号,就飞掠了这个木星,送回来许多照片就发现它的表面上不一般,然后在90年代又发射了一个环绕着木星的探测器,就是有名的伽利略号。”

1989年“伽利略”号木星探测器由航天飞机带入太空,1995年12月7日,“伽利略”号进入了绕木星飞行的轨道。它最为伟大的发现是对于木星第二颗卫星的重大发现。伽利略号拍到了被厚厚的冰层包围着的木卫二,在近距离观测后,发现木卫二白色冰层之上,浅浅的沟壑纵横,很像地球两极的浮冰。纵横沟壑的说明冰层受到内部巨大力量的作用,这可能是冰层下的水受热膨胀,挤破了冰面又凝固结冰形成的。木卫二的冰层厚约97千米,而真正以固态存在的大概只有表面的8到16千米,冰层之下是一片汪洋,蕴含的水量可能是地球的3倍!

2003年9月21日,是个特殊的日子,这一天科学家对燃料即将用完的“伽利略”号的轨道进行了调整,它按照预定安排,撞向木星,化成了茫茫宇宙中的尘埃。之所以如此,直接的原因恰恰是它发现了木卫二,人们不希望伽利略失控后把地球的细菌,带入这个对科学家来说最为珍贵的样本之中。

伽利略之后,当然还有后来者,新的木星冰月探测器现在正在筹划之中。

李竞:“冰的海洋就告诉我们它们的地质结构也曾经有过地质活动,有过地质活动,而这冰的海洋下头是否孕育着某些形态的生命呢,天文学家是有更大的兴趣的,所以木卫2是认为除了土卫6之外,有生命可能性最大的排第二个,最大的第一的就是土卫6,为什么就是因为它有大气。”

人们之所以对土卫六有独特的兴趣是因为它是太阳系中惟一一颗与我们地球的大气成分类似,主要也是由氮气组成的星体,而且在它不透明的大气下面还含有大量的甲烷。这种原始的大气是与早期地球上初级生物释放出氧气前的大气非常相似的,土卫六有点儿像冰冻着的早期地球。正是这些含氮的化合物点燃了地球上生命的火花,科学家们非常想知道土卫六现在是不是正在进行着生命的起源。

土卫六尽管是一颗围绕着土星运转的卫星,但它实际比某些行星比如水星都要大,它是土星的最大的卫星,1655年荷兰天文学家惠更斯首先发现了它。这是旅行者二号拍到的它奇特的桔黄色外表。在哈勃望远镜拍到的照片中人们似乎能看到土卫六上有大陆和海洋的轮廓。

但是这个星体离我们太遥远了,从太阳发出的光要经过一个多小时才能射到它上面。它在许多方面都还是一个谜——包括它是否拥有大海。

1997年10月,美国与欧洲联合发射了“卡西尼”号土星探测器,它是人类有史以来体积最大、造价最高的无人太空船,约有两层楼高,造价为34亿美元。探测器的任务是:绕土星飞行,考察土星、土星光环及其卫星系统。2004年7月1日,它载着“惠更斯”号着陆舱进入环绕土星的轨道。

北京时间2004年12月24日,“惠更斯”探测器脱离卡西尼号,飞向土卫六。而在2005年1月14日,惠更斯就要到达土卫六了。人类将要第一次深入探索这颗神秘的星体。

惠更斯下降的过程将耗时2.5小时,探测数据将由卡西尼转发回地球,而着陆后惠更斯的寿命只有30分钟。这里的温度是摄氏零下190度,没有供太阳能电池使用的阳光,还下着由甲烷和乙烷组成的雪。土卫六可能有碳氢化合物组成的海洋,由于地形不明,评论认为探测活动风险很大。

土卫六相当寒冷,在这个寒冷的世界中找到高级生命的可能性很小,但它的确很可能帮我们找到我们人类自身生命起源与进化的过程。

 
 
 
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