木星和火星可以用肉眼可见（别老想着去火星寻找生命了）

100年之后的人们也许会提出这样的问题：

为何天体生物学家们在寻找太阳系中的生命时，会从尘土弥漫、死气沉沉的火星开始,而不是首先将目光投向被木星和土星那些冰封卫星包裹起来的液态咸水海洋?

确实，你并不是唯一持有这种看法的人，众多行星科学家，多年来一直为类木行星的卫星的宜居性声辩！

1.伽利略的卫星

无论伟大还是平凡，对于一名夜空观察者而言，目睹木星这颗巨大行星在太阳系外围的庄严运行都是最令人心驰神往的天文体验之一。

如果天空够黑，时机也够幸运，即便是一架小望远镜也能让我们看到四颗连成一线的暗淡伴星陪伴在木星周围。

它们就是伽利略在1610年1月首次看到的那些星球。伽利略的望远镜功能不够强大，除了这四颗卫星的位置之外无法显示更多。然而，在两个月的仔细观察中，伽利略注意到了它们围绕木星的环形运动。

1610年4月，伽利略在他的《星空信使》中发表了一个惊人的结论：

木星拥有4颗卫星。这些卫星宿命般的大胆出现对传统的天文学（以及神学）教条构成了挑战—它们将木星而不是地球奉为它们的公转轴心。根据其美第奇家族资助人的名字，伽利略将这些新卫星命名为“科西莫星”，但这个命名的流传却不如开普勒所提议的“艾欧”“欧罗巴”“盖尼米德”和“卡里斯托”那样长久。尽管如此，这四个新世界依然注定会在未来的科学和想象中扮演重要的角色。

探测器拍摄的图像显示：“艾欧”是一个年轻而活跃的火山世界，其岩质表面为富硫的熔岩原所覆盖。

我们第一次看到了火山喷出物形成的烟柱在太空背景下的轮廓，这是地球之外存在活跃火山的证据。

与艾欧这个炽热的大熔炉相较，欧罗巴则完全是另一个世界，其表面光洁无瑕，闪耀着水冰那种寒冷刺目的光泽，并包裹着一个不为人所见的岩质内核。在欧罗巴的轨道之外是盖尼米德和卡里斯托—木星卫星系统中的两个巨无霸。盖尼米德是太阳系中最大的卫星，尺寸比身为行星的水星还大一点。

不过有趣的是，盖尼米德由冰和岩石混合组成，所以质量还不足水星的50%。卡里斯托往往被不公平地称为伽利略卫星中的“无趣之星”，其尺寸和质量都比盖尼米德稍小，陨石坑数量略多，表面重构的证据则略少。

它很符合我们关于木星卫星系统的观念：

距离木星越远，卫星的活跃程度就越低，其上的环境也越平静。

2.1989年，一个以太阳系外围为目标的大胆新计划启动了。

“伽利略号”将先在太阳系内圈区域沿着漫长而往复的轨迹飞行6年以累积引力能量，然后在前往目的地途中一举突破小行星带，最终成为第一个进入木星轨道的探测器。

“伽利略号”完成的这一优雅动作被简称为VEEGA（Venus-Earth-Earth gravity assist的缩写，意为“金星–地球–地球引力助推”）。

与“旅行者”们所循的引力弹弓轨迹类似，“伽利略号”与每颗行星的相遇都被用于增加自己的速度，消耗的仅是极其微小的一点行星公转能量。

12月8日，也就是富于戏剧性和启示性的下降探测器事件之后一天，“伽利略号”进入木星轨道。尽管“伽利略号”是一个木星轨道器，但艾欧、欧罗巴、盖尼米德和卡里斯托也近在咫尺，让它有机会多次飞掠这些伽利略卫星。

在“伽利略号”为期8年的木星任务中，它完成了对木星的35次环绕，与欧罗巴相遇11次（事后看来，11次并不算多，因为我们从这些相遇中了解到了大量知识）。

出人意料的是，木星的磁场竟然在各个伽利略卫星身上“制造”（更准确的说法是“感应产生”）出了新的磁场。

其中最令人吃惊的案例是欧罗巴。尽管欧罗巴作为一颗卫星来说算是比较大的（比地球的卫星月球稍小一些），但它形成时期的热量早已冷却殆尽，只留下一个固态的岩质核心。

“伽利略号”的发现既匪夷所思，也颇有优雅之美：

欧罗巴竟然拥有一个微弱的磁场。

显然，这个磁场是由木星感应产生，而非欧罗巴自己产生。这是因为以下3个事实：欧罗巴磁场的自转周期为11个小时，欧罗巴自身的自转周期为3.55天，木星的自转周期为11个小时。所以很明显木星才是欧罗巴磁场背后的驱动力量。

要在欧罗巴这样的卫星中感应出磁场，需要一个全卫星范围的导体。就行星而言，传导电子的能力来自某种液态金属核心，但欧罗巴对木星磁场如此敏感，它上面的导体又是什么呢？答案是：液态水。

科学家们从欧罗巴的光洁外壳上找到了第一条线索，开始思索是否有隐藏的液态水在欧罗巴表面地质结构的塑造中扮演着重要角色。

“伽利略号”上磁强计的测量数据向科学家们提供了前所未有的视野，令他们的目光穿透那层冰封的外壳，在欧罗巴表面之下找到了一个遍布整个星球、深达约100千米的海洋！

这还不算完。科学家们知道纯水并非是电的良导体，因此这个海洋必然有某种水平的盐度，才能产生我们观测到的那个磁场。盐度具体是多少则可能取决于造成这种盐度的究竟是哪些矿物质。

不过我们有足够的理由相信欧罗巴海洋的盐度至少与地球海洋相同，甚至可能更高。

那么，欧罗巴上到底有多少水呢？

如果这个海洋的深度确如“伽利略号”的磁强计测量数据所示，那么其总水量大约将为地球总水量的两倍。

这是一个惊人的发现：这颗卫星比地球的卫星月球还略小，拥有的液态水却超过我们的整个行星。欧罗巴这颗冰封的卫星，再加上它那些围绕木星和土星运转的表亲，拥有太阳系中大部分的液态水。

别忘了，在“普通”气压下，液态水的存在要求温度位于273K到373K之间（即0摄氏度到100摄氏度之间）。

在太阳系外围的极寒之地，产生这种温度的能量来自何处？

潮汐、谐振、能量。在这个时代，我们理所当然地关注如何利用可再生能源。

那么，你是否思考过潮汐能量从何而来呢？

我们之所以会看到海洋潮汐，是因为太阳和月球对地球产生的共同引力在地球面对它们的一侧比在地球背向它们的一侧略大。这种差异反过来又轻微改变了地球的形状，将其从圆球形变成了橄榄球形。

地球上的海洋比岩石更有流动性，因此变形的程度又略微高出一点。海洋的上涌或多或少总是沿着日月引力合力的方向，因此，当地球的自转将我们带到近侧和远侧的海洋上涌区域下方时，我们就能看到高潮，每天两次。

导致海洋形成这种潮汐涌动的能量来自引力，来自地球环绕太阳进行的公转和月球环绕地球进行的公转。

其结果之一是：随着时间的推移，地球和月球的公转半径以缓慢得几难觉察的速度变大。因此，你在家中使用的电能，还有你家乡的潮汐坝生产出的电能（假如你住在法国的朗斯河口这样的地方），归根结底都取自地球与月球的公转能量。

能量来自哪里？

地球上看到的潮汐效应改变了地球的自转和月球的公转，而同样的事情也发生在木星身上：木星的自转较其本应有的水平要慢，而木星系统内圈卫星的公转半径也随着时间的推移（以极为缓慢的速度）变大。

这些能量又到哪里去了？

答案是：它们被转移到了每个卫星的内部，形成巨大的热源。每一天，艾欧表面的每一平方米都产生出相当于黄石国家公园水平的热量，整个卫星就是一座火山。

然而，既然潮汐热能可以在艾欧上造成剧烈的火山活动，它是否也能在欧罗巴上产生类似但更温和的效果呢？欧罗巴的海洋之下是否存在着由木星引力驱动的火山？

如果有的话，这对生命在这颗遥远卫星上存在的可能性又意味着什么？

苦苦寻找到的深海热泉

1977年2月15日夜晚，乘坐科考船“诺尔号”（Knorr）的科学家们正航行在太平洋上，位置大致处于厄瓜多尔海岸与加拉帕戈斯群岛的中间。

他们马上就要取得有关地球生命的最重要的发现之一。在他们下方2.5千米深处，无人深海探测器ANGUS（Acoustically Navigated Geological Undersea Surveyor，声学导航水下地质探测器）正位于海底表面上方，在小心的拖曳下移动。

这天晚上身在船上的地质学家和海洋学家们很清楚他们要找的是什么：

一个深海热泉。这里的海水在地壳中循环流动，被地壳下方的地幔加热，然后被挤出海底地表，形成超高温的水柱。

尽管人们长久以来一直怀疑这类热泉与火山活跃的大洋中脊有关，却只找到过一些关于它们存在的间接证据。当天深夜，监视探测器的科学家注意到深渊中出现了一个异常而显著的温度峰值。

晨曦初现之际，人们已经费力地将ANGUS拖出水面，并将它在16千米的夜航中拍摄的3 000张照片洗了出来，加以研究。

资深海洋学家鲍勃·巴拉德（Bob Ballard）在当时写就的一篇文章中讲述了这个故事：

出现温度异常之前的几秒钟，照片上还只有一片荒芜而年轻的熔岩原，但在接下来的13帧（正好拍摄于温度异常的那段时间）照片中，熔岩流被成百上千的白蛤和棕贻贝所覆盖。

我们此前从未在深海中见到这样高密度的累积。这一现象在一团浑浊的蓝水里迅速出现，然后又从视野中消失。剩下的1500张照片上，海底再次变成了生命的荒漠。”

在接下来的两天里，科学团队的成员们争相要求挤上远征队携带的深潜器“阿尔文号”，以亲眼见证这一场景。

湍急的浑浊热流带着气泡，从破碎海床上的裂口中涌出地表，散布在这些水流中的，是超出人们想象的大量深海生物。

在这被科学界传统观点视为没有生命存在的大洋深处，这些家伙显然活得还不错。

不出所料，此时科考队开始为没有邀请一名生物学家同行而深感后悔。直到两年之后，才有一支生物学考察队回到这一处深海热泉。它仍在那里，身处完完全全属于地球却又宛如异星的环境之中，这让生物学家们开始意识到这些独特生态系统将会多么重要。

1979年考察队的成员霍尔格·扬纳施（Holger Jannasch）是首先意识到问题关键的科学家之一：“我们被这种想法及其预示的重大意义震惊。

在我们这颗行星上，生命的运行普遍受到太阳能的推动，然而在这里，太阳能似乎在很大程度上被地热能取代了，绿色植物的角色也被化能无机自营养细菌（chemolithoautotrophic bacteria）所取代。

这是一个震撼性的新观念，在我看来还是20世纪最重大的生物学发现之一。

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