冰冷的星球内部可能充满生机

“追随水源。”这是现代搜寻地外生命的一个指导原则，其依据是压倒性的证据表明，地球上所有生命——无论多么奇异或极端——都必须有水才能生存。在过去的二十年里，这种对水的强调将注意力集中在火星上，美国国家航空航天局（NASA）在那里一直孜孜不倦地寻找古代河流或现代细流的痕迹。那里每一块被侵蚀的鹅卵石和每一层沉积物都被誉为重要的线索。

然而，近来，这种天体占卜过程正指向一个截然不同的方向，远离那颗红色星球雄伟的沙漠，转而关注一群形形色色的小型冰封天体。这种转变始于20世纪90年代末，当时伽利略号探测器收集到证据，表明木星的卫星欧罗巴（Europa）的冰壳下存在一层厚厚的水。无需拐弯抹角：“厚厚的水层”无异于“一个广阔的全球性海洋”，只是碰巧被隔离在地下（或者说，在冰层之下）。欧罗巴隐藏的水量可能是地球所有海洋总和的两倍。

关于欧罗巴是一个特例的任何想法，随着土星300英里宽的卫星恩塞拉多斯（Enceladus）上发现喷泉，很快就烟消云散了。然后，嗯，大门洞开，科学家们开始报告木星的卫星盖尼米德（Ganymede）、土星的泰坦（Titan）和密玛斯（Mimas），甚至可能还有海王星的特里同（Triton）内部存在液态水。冥王星和矮行星谷神星（Ceres）内部也可能存在水层。

“也许拥有一个冰冷天体内的海洋并非特例，而是常态，”约翰霍普金斯大学的欧罗巴专家路易丝·普罗克特（Louise Prockter）说。“而且我们还有很多冰冷天体还没有研究过。”总而言之，这些证据表明，小小的冰冷世界包含了太阳系中很大一部分，甚至可能是大部分温暖湿润的宜居区域。这一顿悟不可避免地引出了两个引人入胜的问题。生物是否真的能在地下海洋永恒的黑暗中勉强生存？如果是这样，这是否意味着我们对火星着迷的太空计划一直在错误的地方努力寻找生命？

欧罗巴联盟

我刚提到生命，普罗克特就停顿了一下，并温和但坚定地声明，她并不是在寻找欧罗巴上的“虫子”。“我过去曾被严重误读，”她叹了口气。

虽然如此，她的工作对于解决这些根本性问题至关重要。如果欧罗巴上真的存在生命，它可能需要某种方式让新鲜物质从地表循环到海洋。而如果我们想找到那些外星生命，如果海洋中的一些物质能够迁移回地表，那就容易得多了。那么，根本问题在于，欧罗巴的冰壳是动态而充满活力的，还是更像一个固定不动的棺材。这正是普罗克特的工作所在。

大约两年前，她和爱达荷大学的朋友兼同事西蒙·卡滕霍恩（Simon Kattenhorn）一起，绘制了一个神秘区域的地图，该区域的欧罗巴地貌像一个拼图。当两位研究人员将这些碎片拼合起来，重现原始地貌时，他们发现“中间有一个大洞”——一个原始地壳消失的地方。它几乎肯定地沉入了地表之下，被板块的运动挤压，在那里被循环利用到卫星的内部。

如果旧地壳在某些地方消失了，那么在其他地方一定有新地壳在形成。这与其他证据相符，即欧罗巴表面的裂缝正在缓慢扩张，在这个过程中，它们可能将地下的物质带上来。“地表上有一些物质很可能是海洋物质，”普罗克特说。

为了支持这一观点，哈勃太空望远镜最近在欧罗巴南半球探测到了大片间歇性的水蒸气云。这强烈暗示液态水潜伏在地表之下，可能存在于类似南极洲沃斯托克湖的冰川湖中。在当地涨潮时，冰层中的裂缝会张开，水会喷涌而出，形成一个羽流。这一发现与目前对恩塞拉多斯喷泉的解释相似，这进一步强调了普罗克特的观点：“我们认为欧罗巴是冰卫星的典型代表。如果我们能了解欧罗巴，我们就能在了解这些其他天体方面取得巨大进步。”

欧罗巴和恩塞拉多斯似乎代表了水世界的两个极端，那里的冰很薄，海洋几乎触手可及。由于地热从下方涌出，能量化合物从上方降落，很容易想象生命如何在这些卫星上获得立足之地。对于盖尼米德、密玛斯及其他卫星，液态层可能被锁在更深处，这降低了生命存在的可能性。泰坦是一个特殊情况，因为它在表面有碳氢化合物湖，并且很可能在下面也有一个海洋，使其成为一个双重液态世界，字面意义上充满了有机化学物质。

“泰坦上仍有许多待发现之处；我希望会有重复的任务，而不仅仅是一次，”加州理工学院的埃德·斯通（Ed Stone）若有所思地说。作为历史性的旅行者项目（Voyager project）的首席科学家，他曾负责20世纪80年代对泰坦的初步探测。但在2012年，NASA否决了一项前往泰坦湖的探测器任务提案，转而选择再次前往——你猜对了——火星。

带我去海洋

更广泛地说，为了更多地了解隐藏的水世界所做的努力进展缓慢得令人沮丧。诚然，今年谷神星和冥王星将迎来机器人访客，分别是黎明号（Dawn）和新视野号（New Horizons）探测器。结果应该能阐明这些矮行星的内部结构，但不太可能揭示太多关于生命的信息。与此同时，作为这一类别的典型代表，欧罗巴自12年前伽利略号任务结束以来，就没有再受到过第二次关注。

阻碍既有实际的，也有政治的。欧罗巴拥有最容易接近的地下海洋，但即使是地表探测器也难以弄清楚冰层之下发生了什么。与此同时，NASA对火星的痴迷导致留给欧罗巴任务的资金很少——而所需资金将是巨大的。欧罗巴不仅离地球更远，而且它还绕行在木星强大的辐射带内，因此任何到达那里的探测器都需要防护措施，以抵御破坏性的粒子爆发。一次有意义的欧罗巴探索可能需要至少20亿美元。

但是等等！帮助正在到来——而且是来自国会。国会对欧罗巴快帆（Europa Clipper）的支持正在稳步增长，这是NASA在过去几年里一直在孕育和完善的一个概念。普罗克特曾协助确定该探测器的科学目标，她谨慎乐观地认为这项任务将真正实现。NASA目前正在评估具体仪器的提案。

在其最新的设计中，欧罗巴快帆将在接近欧罗巴之前，多次快速掠过，然后退回到离木星更安全的地方。在这里，真正的答案终于可能开始出现。快帆探测器将飞过卫星的液体羽流，绘制其来源图，并直接采集欧罗巴海洋的样本，检测生化迹象。更远一些，一些研究人员设想潜艇某种程度上能穿透欧罗巴的冰层进行直接观察，或者抗辐射漫游车在喷泉边缘进行生命科学实验。但这些都只是遥远的可能，至少要几十年后。

“冰层下可能存在一个庞大而发达的生态系统，而我们可能永远也看不到——至少在不久的将来看不到，”普罗克特有些伤感地说。

这让我想起肯尼迪总统1962年的话：“我们选择做这些事情，不是因为它们容易，而是因为它们困难。”我也想到了自那时以来我们一次又一次学到的太空时代教训：每一次当我们调动资源并应对困难的事情时，我们都会与宇宙建立一种新的、更深层次的关系。