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韋伯望遠鏡發現海王星以外兩顆矮行星上存在生命的潛在條件

2024-02-26科學

科學家們發現,太陽系外圍的兩顆矮行星鬩神星和馬凱馬克星的表面上存在一些瓦斯,這些瓦斯可能是由地質活動產生的。這意味著這些矮行星可能仍然有內部熱源,也許有利於外星生命的存在。這些發現也挑戰了我們對矮行星的認識,原來我們以為它們都是冷冰冰的,沒有什麽變化。

要知道,太陽系中有五顆已確認的矮行星,分別是谷神星、妊神星、鬩神星、牧夫座和前冥王星。除了谷神星之外,其他四顆都位於古柏帶,這是一個環繞在海王星軌域之外的圓盤,由無數的彗星和小天體組成。這些矮行星都很小,比地球的直徑還要小一半,而且都很遠,距離太陽的平均距離都超過了40個天文單位(1個天文單位約等於1.5億公裏)。因此,它們的表面溫度都非常低,大約在-230°C左右。在這樣的環境下,它們的表面應該都是由冰和巖石構成的,沒有什麽活動。

然而,2015年,美國國家航空暨太空總署的 "新視野 "號探測器飛掠了冥王星,給我們帶來了一個驚喜。它發現,冥王星的表面上有巨大的冰山、冰盆、冰火山和冰河,而且有些地方還有新鮮的痕跡,顯示出近期的地質活動。科學家們推測,冥王星的內部可能有一個液態的水層,或者有一些放射性元素,為它提供了熱量。冥王星的衛星卡戎也可能對它有影響,透過潮汐力的作用,讓它的表面變形和裂開。

冥王星的發現讓科學家們對其他的矮行星也產生了興趣,它們是否也有類似的地質活動呢?為了找到答案,科學家們利用了詹姆士-韋伯太空望遠鏡(JWST),這是一架最先進的紅外線望遠鏡,可以觀測到太陽系邊緣的微弱訊號。他們將目光投向了鬩神星和馬凱馬克星,這兩顆矮行星分別是太陽系中第二大和第三大的矮行星,只比冥王星稍小一點。

科學家們分析了 JWST 拍攝的這兩顆矮行星的化學光譜,發現了一些令人驚訝的結果。他們發現,這兩顆矮行星的表面上都有一些甲烷,這是一種由一個碳原子和四個氫原子組成的瓦斯。甲烷在地球上也很常見,是一種溫室瓦斯,也是天然氣的主要成分。但是,在太陽系邊緣,甲烷應該是凍結的,不可能以氣態的形式存在。那麽,這些甲烷是從哪裏來的呢?

科學家們知道,甲烷主要有兩種來源:一種是非生物甲烷,它是在太陽系形成的時候,由一些原始的瓦斯和塵埃發生化學反應而產生的;另一種是熱生甲烷,它是由一些熱液或地熱過程產生的,比如在地球上的火山口或海底的熱液噴口。這兩種來源的甲烷在氫和氘的比例上有很大的差別,非生物甲烷的氘氫比(D/H)較高,而熱生甲烷的 D/H 比值較低。

科學家們測量了鬩神星和馬凱馬克星的甲烷的 D/H 比值,發現它們都很低,這意味著它們主要是熱生甲烷。這就說明,這些甲烷不是從太陽系形成的時候就存在的,而是由一些當前或近期的地質活動產生的。這些地質活動可能是一些低溫火山(冰火山)的活動,它們會將一些冰和瓦斯從矮行星的內部噴出來,形成一些熱液噴口。這些熱液噴口會將甲烷釋放到矮行星的表面或大氣層中。

這些發現讓科學家們大吃一驚,因為他們原來以為,除了冥王星之外,其他的矮行星都沒有什麽地質活動。尤其是馬凱馬克星,它比冥王星小了大約60%,應該沒有足夠的內部熱源,也沒有衛星的潮汐力的影響,不可能發生這樣的過程。鬩神星的大小與冥王星差不多,因此它也可能有地質活動也就不那麽令人驚訝了。不過,這兩顆矮行星的地質活動可能不如冥王星那麽強烈,也不一定是持續的,可能是一些間歇性的事件。

這些發現還給科學家們帶來了一個新的問題,這些矮行星的內部是什麽樣的?它們是否有一個液態的水層?

科學家們認為,這些矮行星的內部可能有一些放射性元素,這些元素在太陽系形成的時候就被包裹在它們的內部,隨著時間的推移,它們會衰變,釋放出熱量。這些熱量可能足以讓矮行星的內部部份融化,形成一個液態的水層,或者至少是一些含水的巖漿。這些液態的物質可能會透過一些裂縫或孔洞,從矮行星的內部噴出來,形成一些熱液噴口。這些熱液噴口可能會將一些瓦斯,比如甲烷,帶到矮行星的表面或大氣層中。

這些發現還給我們帶來了一個新的希望,也許在這些矮行星上,有可能存在外星生命。我們知道,地球上的生命是由水和有機物質組成的,而這些矮行星的表面和內部都有水和有機物質的存在。而且,這些矮行星的地質活動可能為生命提供了一個穩定的熱源,讓它們在極寒的環境中也能生存。事實上,地球上的一些極端生命形式,就是在類似的條件下誕生和繁衍的,比如在火山口或海底的熱液噴口附近的一些細菌和蟲子。科學家們認為,這些熱液噴口可能是地球上最早的生命形式出現的地方,也是科學家將土星的兩顆衛星–恩克拉多斯和米馬斯–等水世界視為可能出現外星生命的地方的關鍵原因。

當然,這些矮行星上的生命,如果存在的話,可能和地球上的生命非常不同,也可能非常簡單,比如一些單細胞的生物。要想確定它們是否真的存在,我們需要更多的證據和觀測。科學家們建議,未來應該向鬩神星和馬凱馬克星發送探測器,以 「近距離探索這些世界」,並進一步評估它們的地質活動和生命潛力。

太陽系邊緣的矮行星,一直被認為是一些冷冰冰的,沒有什麽變化的天體。但是,最新的研究發現,它們可能仍然有地質活動,甚至可能有外星生命的存在。這些發現讓我們對這些矮行星有了新的認識,也讓我們對太陽系的多樣性和奧秘有了新驚喜和啟示