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1、 館訊第 299 期 太陽系可能會有生命跡象的星球太陽系可能會有生命跡象的星球(續) (續) 文陳輝樺 摘要摘要 依據近代的星際探險和太空天文觀測上的發現，天文學家們檢視太陽系星與 衛星群是否適合生命的生存，是否有生命跡象的存在。除我們較為熟知的似地球 環境的太陽系內生命適居帶上的星體星與火星之外，近木星的衛星（如 木星的四顆伽衛星、土星的泰坦與土衛 2、海王衛 1）內部也發現可能存在著海洋 的訊息。科學家推測要出現生命需要有：維持生命的有機化學物質、能源和液態 水等 3 個要素，這些星與衛星群呈現的跡象似乎都能滿足這些條件，使得星體生物 學家們對於有否生物存在其中，極感興趣。 關鍵詞：適居帶
2、、伽衛星、內部海洋、彗星、坑 1土星的衛星 土星的衛星 泰坦 泰坦(Titan，土衛 6)是土星最大的一顆衛星，是太陽系中唯一一顆擁有濃厚大氣層 （約達地球大氣層的 10 倍）的衛星，大氣層中充滿豐富的有機物質。科學家仍在探 有關地球生命如何開始的線，土衛 6 可能是一個藏有這些秘密的冰封寶庫，因為它 也許以急速凍保存著許多能構成地球生命的化學成分。2005 1 月 14 日順登泰 坦的惠斯號(Huygens)登探測器，發現泰坦大氣中有高密的複雜化學成分，和早 期的地球非常相似。探測器並且在泰坦上記到許多由甲烷和乙烷等碳氫化合物組成 的湖泊。這些看似地湖泊的暗色斑點，星分布在整個泰坦極點周圍的
3、高緯中， 圖 1 是已知泰坦上最大的液體湖與地球上最大淡水湖（美洲的蘇必湖）的大小比 較。泰坦如此似地球早期的環境，使得星體生物學家們對於泰坦上有否生物的存在， 極感興趣。 圖 1. 已知泰坦上最大的液體 湖與地球上最大淡水湖 美洲的蘇必湖的 大小比較（取材自 Cassini Huygens Project. JPL. NASA) 土星的衛星 土星的衛星 恩西達斯 恩西達斯(Enceladus，土衛 2)是最靠近土星的衛星之一。其地表只有少坑， 坑直徑超過 35 公，其他大部分區域則到坑的存在，顯示久的過去曾發 生地表的新。其地表也出現縫隙及單純的波，也就是形扭曲的變形地表，這些 跡象顯示在它
4、地殼的內部現在可能還有溫暖的液體存在。恩西達斯因土星的重場 和鄰近的兄弟衛星所產生的潮汐作用，造成內部的溫暖現象。恩西達斯的南極表面 有水冰子從地噴出，天文物學家懷疑，在土衛 2 表層下有大的壓縮液態水存 在，當土衛 2 內部的物質在潮汐作用下互擠、加溫，形成熱岩層；熱岩層的熱 岩漿動使得其上層的壓縮液態水受熱膨脹，極有可能在較薄弱的地表處噴洩，伴隨 著地表冰的碎冰而呈現出噴泉的壯觀景象（圖 2） 。根據 2009 6 月 24 日公布的研究資，恩西達斯的噴發上至太空百公，在其蒸氣與冰晶噴發物中發現 鹽子，此有的證據顯示在它的地底下可能有一片富含鹽分的海洋。科學家推測要 出現生命需要具備：維持
5、生命的有機化學物質、能源和液態水等 3 個要素。2005 卡西尼環繞器(Cassini Orbiter)發現，從恩西達斯的南極在俗稱虎紋的縫中，2噴發出大羽物質中，含有許多可能用維持生命的有機化學物質。因為土星作用 在恩西達斯對稱軌道上的重斷改變，造成星球內部藉由潮汐摩擦現象產生熱 源，以維持生命的能源。如今，又找到第 3 個要素：液態水。大幅提高太陽系中 存在地外生命的可能性。 圖 2. 從恩西達斯南極俗稱虎紋的縫中噴發出噴泉的機制(取材 自 Cassini Huygens Project. JPL. NASA) 海王星的衛星 海王星的衛星 崔坦 直徑達 2,700 公 （約月球 1.56
6、倍） 的崔坦(Triton，海王衛 1)是海王星最大的衛星， 它的表面溫僅有攝氏下 235 ，是已知全太陽系最的地方之一。它擁有僅公 薄的含氮(N)冰子雲的大氣層，卻是太陽系中大氣層主要成分為氮的 3 個星球之一 （另個是地球、土衛 2 泰坦） 。它的密約為 2.066 克/方公分，意思是，它內部 的組成中含有大的岩塊，同於土星或天王星的冰質衛星。由於崔坦崔坦的密高、運 方向與海王星相反，所以科學家猜測崔坦可能是在十億前，當它過海王星附 近時被海王星捕獲的星體。真是如此，則崔坦的偏心軌道將使潮汐摩擦而產生熱源 軟化它的內部。由航海家 2 號太空船(Voyager 2 )所傳回的圖 3 影像看出
7、，相當大規 模的縫正像間歇泉般向外噴出氮(N)子和暗塵埃進入大氣層。如此特殊的環境，科 學家正極探，欲找出它的內部是否有生物存活。 3圖 3. 崔坦地表呈現大規模縫(取材自 Voyagers Project. JPL. NASA) 地球的衛星 地球的衛星 月球 月球直徑 3,576 公（約地球直徑的 0.27 倍） ， 質約為地球的 0.0123 倍，平均 密為 3.36 克/每方公分，月表重約為地球表面重的分之一，月球表面存在極 稀薄的大氣，呈現約 3 10-15巴(bar)的表面大氣壓（地球表面大氣壓約為 1.014 巴） ，月球表面晝夜溫差很大，溫在攝氏下 170 至攝氏 130 之間。
8、月球質心距地球 平均約為 384,400 公（最遠達 405,696 公，最近也有 363,106 公） ，繞地球一圈約 27.32 個地球日。因為月球本身自轉的周期和繞地球的周期相同，所以人所看到 的月面都是同一面（很難看出月面的變化） （圖 4） 。但先民們從它繞地球過程中月 相的變化，除制定出月份的法規則外，也體察到月應是球形的星體，且從日月 食的發生，推測出地球和所有的星星都是球形的。 月球上有水嗎？生物能在上面存活嗎？是月球上有水，會是從哪的？可能 會在哪找到？想必你也和科學家們一樣想知道它的真相。依據合的推測，彗星和 小星體自古以就斷地撞擊月球。這些物體中大部分都含有水分(H2O)
9、，撞擊加上 陽光的曝曬，會把這些水分分解成氫(H2)和氧(O2)。通常在陽光高溫曝曬下，這種元 素很容就達到月球的逃逸速限而飛月球。但是，有些科學家認為還是有相當可觀 的水會存在月球上的某些地方，如在月球表面或深藏在月殼裏。 4圖 4. 面向地球（左圖）與背向地球（右圖）的月面景觀 (取材自 Apollo Project. JPL. NASA) 依據美國克萊門丁任務(Clementine mission) ，顯示一些含水彗星在撞擊月球後，殘的 細小碎水冰塊可能藏在永日照的月殼裏而未被融化。雖然這些碎冰塊大多很小， 但總水卻可能相當可觀，估計可達 10 億噸。有些水分子也可能在月面彈跳後掉進隕
10、石坑而藏於其中。由於月球自轉軸相對於黃道面有 1.4 的輕微傾斜，使得一部分極區 的隕石坑底部從未受陽光照射，而處於永日照的陰影。克萊門丁任務曾測 月球南極附近一些較深凹的隕石坑（圖 5 月面地形圖） 。雖然，自十前就發現由 阿波號太空人在月球赤道附近收集的岩石並含水分，月球探勘者號(Lunar Prospector)或其他近期研究也沒有找到液態水、冰或水蒸氣的直接證據。然而，月球探 勘者號探測的結果也發現，在永久無日照的地區有氫(H2)元素，並可能以水冰的形式存在。在 2008 從阿波 15 號太空船帶回的崖岩石內部就找到少許水的證據。因此，人懷疑月面上的水，會會以某些型態存在如藏於濕黏土中、巨岩陰影下方、極 凹底層等處。 月球既然距生命盎然的地球如此接近，也有著生命所需的大氣（雖然稀薄） 、陽 光、水、磁場（圖 6） 、合適的溫差和其他生存要素。因此，月面上是否有生命存在仍 是我們充滿期待。雖然 40 前登月時未能找到生物存活的證據，過在紀登月 30 的研討會上已有在月面岩石陰影處發現黴菌的文發表，如此法是否確實，有待 人再回到月面探方能證實。 5圖 5. 從月面地形高圖推測可能存 在月面水之處(取材自 Apollo Project. JPL. NASA) 6圖 6. 月球磁場分布圖 (取材自 Apollo Project. JPL. NASA)
