木卫二有大气层吗?,科学家首次发现大气层有生命迹象

太阳系中，除了地球之外，哪颗天体最有可能孕育生命？

你可能想到了离我们最近的月球，或者是有好几辆漫游车寻找生命踪迹的火星，或者去年一度爆出新闻说极有可能有生命存在的金星。其实，在科学家的心里，这些都不是正确的答案。他们心中最有可能存在地外生命的天体，在距离我们数亿公里远的一颗卫星上——木卫二。

（图片说明：木卫二被渲染颜色的图片）

木卫二是木星的四颗伽利略卫星之一，英文名叫做Europa（欧罗巴）。它是木星第四、太阳系第六大的卫星，直径有3138公里。虽然早在400多年前就被伽利略发现了，但是直到近些年来，科学家们才意识到它有多么与众不同。这颗表面斑驳、似乎不太起眼的卫星，可能是太阳系最宜居的天体之一。

在木卫二的表面，温度最高只有-163℃，最低甚至不足-200℃，冰冷的环境不允许任何生命存在。然而，在它的表面之下，却极有可能隐藏着巨大的液态海洋。科学家推测，这个海洋的深度可达100公里，是地球最深的马里亚纳海沟的10倍，其水资源储量也远远超过了地球。

（图片说明：木卫二地下海洋）

水是生命出现的基础，尤其是液态水，为生命化学提供了反应环境。地球最早的生命就是在海洋中形成的，我们有理由思考木卫二的地下海洋里是否有生命存在。那么，木卫二表面如此寒冷，为何能在地下拥有这样一个巨大的液态海洋呢？

原来，木卫二的公转模式非常特殊，这是它拥有液态海洋的重要原因。在四颗伽利略卫星中，木卫一，木卫二和木卫三这三颗卫星形成了轨道共振，三者的公转周期达到了1:2:4的比例。在其他几颗卫星公转的过程中，它们以及木星的相对位置不断发生变化，引力的波动导致木卫二地下的水也反复运动，这种动能转化为热能，就让水一直保持液态了。

（图片说明：木星及其卫星）

有了液态水，就有了生命形成的基础，让科学家们对木卫二上能否孕育生命的话题起了好奇心。虽说这里没有阳光提供能量，但科学家已经证明，生命的能量来源不一定是太阳光，也可能是海底热液以及一些化学元素。也就是说，木卫二是完全具备孕育生命的基础的。

除了海洋之外，还有一个因素对于生命来说非常重要，那就是大气层。大气层可以提供呼吸的气体，也可以抵御一些宇宙射线，保证生命的安全。所以，在发现了木卫二地下海洋的同时，科学家们也在寻找着木卫二的大气层。

对于这个问题，科学家们一直比较乐观。2013年的时候，科学家们发现了木卫二表面高达100公里的巨大“间歇泉”，地下的液态水冲破地表喷发出来，溅在了卫星的表面，凝结成了寒冰。这形成了木卫二地下海洋存在的证据的同时，也给了科学家一个猜想：有一部分水分子或许有希望以水蒸气的形式残留在木卫二上空，形成一个稀薄的大气层。

（图片说明：木卫二的巨型间歇泉）

虽然态度比较乐观，但观测结果却令人遗憾。在接下来的17次观测中，科学家们仅仅有1次真的观测到了水蒸气。这个结果告诉我们：木卫二的大气层只是偶尔在极短暂的时间内存在，然后就会消失。

难道木卫二就真的没有长期存在的大气层吗？

最近的一项研究告诉我们：情况并非如此，木卫二的大气层始终存在，但却过于特殊，以至于我们一直没有发现！

瑞典皇家理工学院的Lorenz Roth博士最近在《地球物理研究快报》上发表了自己的最新研究成果，利用哈勃太空望远镜的观测结果，他发现了诡异的木卫二大气层。说它诡异，是因为这个大气层并不是全球性的，而是只存在于木卫二的一个半球，或者说只有一侧的大气层足以被哈勃望远镜观测到。

这是怎么回事呢？

原来，由于距离木星比较近，木卫二已经在木星强大的引力下被潮汐锁定，这和月球只有一面朝向地球是一样的原理。也就是说，木卫二永远都只有一面能够朝向木星。这意味着，以木卫二的前进方向来判断，它有一个“前面”和一个“后面”。

而这个由水蒸气形成的大气层，始终存在于木卫二的“后面”。

从1999年到2015年期间，哈勃望远镜曾经多次观测木卫二。有了这几次观测数据，Roth博士通过远紫外观测和光谱数据的结合，发现了这个尾随着木卫二的大气层。另外，通过木卫二上发生日食时的观测，也证明了这一点。

不仅如此，利用相同的方法，他还发现了木星的另一颗卫星——木卫三也具有类似的大气层。而且，木卫三也有一个地下的液态海洋，水资源储量同样非常大。

（图片说明：木卫三）

相比之下，木卫二上的大气层存在更令人感到意外，因为它的表面温度要比木卫三更低。为什么呢？因为木卫三表面颜色更深一些，所以虽然和太阳的距离几乎相同，但木卫三能够吸收更多的热量，于是表面温度也就比木卫二高了差不多35℃，更容易存在水蒸气。

这次发现也证实了此前的一项研究，有科学家曾经发现木卫二大气中分子氧比原子氧多了30-50倍。不过，木卫二的这个大气层极其稀薄，因为这整个半球的水蒸气总量，也只有地球大气层中水蒸气的1/10亿左右。

至于为什么木卫二的大气层只存在于它的“前面”，Roth还没有确定。或许是因为它的“后面”比“前面”颜色深，温度高一点。但他本人对这个猜测也有比较大的质疑，他认为这种差别不足以解释大气层只存在于一个半球的现象。

（图片说明：欧罗巴快船号艺术图）

这个问题，或许在几年后能够得到解答。2024年，美国将会发射欧罗巴快船号探测器，专门去研究木卫二，这也可以看出来木卫二在科学家心中的地位。看起来，这颗卫星真的非常有希望孕育生命，至于它能否担当得起科学家的那份信任，就要看未来的探测结果了。