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全新發現！遠古水星曾適宜生命存活

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2022年10月22日 -
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如今被烤焦的水星在遠古時期可能存在微生物
水星，太陽系的八大行星中最小且最靠近太陽的行星，也是表面晝夜溫差最大的行星，大氣層極為稀薄無法有效保存熱量。 圖為非寫實水星景觀。 圖源：NASA
水星，距離太陽最近的星球，是太陽系中最不可能有潛在生命的幾個地方之一。 目前有研究表明，水星的內陸曾經存在適宜生命存活的基礎成分，該發現足以改變我們對這一備受炙烤與折磨的星球的看法。 
發表於《科學報告》（Scientific Reports）的新研究表示，盡管由於水星不存在大氣層、以致其日間地表溫度高達430攝氏度（806華氏度），但水星可能曾經存在一個適宜生物生存的地下層，其中包含著生命的基礎組成成分。 
這一超乎尋常的聲明是基於對水星上“混沌地形”的研究得出的，該地區包含深穀、凹槽和陡峭山峰。 水星的混沌地形在1974年首次被美國國家航空航天局（NASA）的水手號10號水星探測器（Mariner 10 spacecraft）發現，當時科學家們假設，由於來自星球另一側的巨大天體撞擊以及隨後的連續性地震（譯者按：撞擊沖擊波引發對趾點區域地震），水星形成了這樣的混沌地形。 而由行星科學研究所（Planetary Science Institute，以下簡稱為PSI）的亞歷克西斯·羅德裏格斯（Alexis Rodriguez）牽頭的新研究，指出上述理論假設存在諸多漏洞，同時提出了一個全新的假設：如此奇怪的地理特征（按：即混沌地形）曾是由大量易揮發物質揮發後形成的，而易揮發物質在很早之前就逃逸出了水星表面。 
混沌地形指一些行星地表上，山脊、裂縫、平坦的小平原等互相混在一起的地形。 圖為水星局部地表。 圖源：Baidu
上述易揮發物質均為化合物，例如水、氮氣、甲烷，這些物質很容易發生物態變化，例如液態搖身一變成為固態，或固體直接轉化為氣體或蒸汽，這一化學上的過程也被稱為升華。 對於天體生物學家們來說，僅僅是對他們提及一個天體上可能會存在易揮發物質，都會使他們像突然看到附近有只松鼠的狗一樣興奮地沖上去。 易揮發物質是生命存在的先決條件，同時這也暗示水星曾在一個潛在的充滿活力的環境條件之下，並擁有著豐厚的易揮發物質供應，而這也引發了對於水星古代歷史的一些有趣的問題。 
誠然，很難相信水星曾經可能是適宜生命生存的，甚至更難相信一些微小的微生物可能在水星地表之下慢慢蠕動，但這個新論文正是在挑戰我們關於“太陽系中哪一個對象曾可以撫育生命”的觀念。 同時，這也給天體生物學家們提供了一個全新的探索目標。 
水星的混沌地形也許是由於水星在另一側受到天體碰撞後生成，這一觀點其實並非古怪之見。 冥王星的斯普特尼克號平原（Sputnik Planitia）恰恰是以上述方式形成。 很久之前，冥王星發生了一起與巨大物體的碰撞，期間發出的震蕩波傳達至冥王星的另一側對趾點區域，留下了一個當下十分有標志性的心形形狀。 
斯普特尼克平原（Sputnik Planitia，又稱“冥王星之心”），是由於“氮冰”強烈對流所形成太陽系中的天體上最大的冰川平原，寬達1000公裏。 圖源：CSSAR
至於上文提到的新研究，羅德裏格斯和他的同事所引用的數據是由美國國家航空航天局的信使號水星探測器（MESSENGER spacecraft）收集得來的，信使號水星探測器在2011年至2015年間，對水星表面進行了細致的掃描。 
對引用數據的分析顯示，混沌地形大約形成於18億年前，比前文提到的撞擊晚了20億年，該結論的證據存在於水星的卡路裏（Caloris）撞擊盆地的形狀之中，目前依舊可見。 這一發現十分關鍵，雖然從表面上看它似乎把整個時間線搞得很不正常。 不僅如此，科學家們表示，撞擊產生的地震活動所能乾擾的地域遠小於混沌地形的大小。 此外，研究者們在整個星球上發現了許多其他的混沌景觀——其中包括水星的赤道附近以及近地極地區，這些都表明水星的混沌地形並非僅是某一局部地區的地理現象。 
美國信使號水星探測器（MESSENGER，MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging的首字母）是1975年以來美國航空航天局首次對水星進行探測，它發射於2004年8月3日。 2015年3月，《新科學家》雜志報道稱該探測器燃料將耗盡。 圖源：NASA
據此，羅德裏格斯和他的同事們表示，卡路裏撞擊理論並不能有效地對混沌地形進行說明——因而，他們提供了一個全新的理論來進行解釋。 
“我們現在所展示的，就是基於信使號水星探測器收集到的數據集，生成的首個混沌地形的詳細形態學視域調查，”作者們在研究中這樣寫道，“我們的研究成果對一處混沌地形的生成原因起到了支撐：這是一次範圍廣、但危害小的事件，發生在有數公裏厚的、存在富含易揮發物質層的上地殼表面（塌陷）。 ”
白線勾勒出的區域就是上述提到的混沌地形，而黃色方框圈出的較小部分則本該是水星被天體撞擊後會受到影響的對趾點。 圖源：PSI
那麼，數十億年前，這一區域開始自行塌陷，這一過程持續了很長時間。 而這使一種解釋變得合理：“極其巨大體積的地殼內易揮發物質轉化成了氣體，逃逸出了水星的上地殼，這一事件發生在面積比加利福尼亞州稍微大一點的表面區域，大約有500,000平方公裏（193,000平方英裏），”格雷戈裏·萊納德（Gregory Leonard）在新聞簡報中解釋道，他是來自亞利桑那大學（University of Arizona）的一位科學家，同時也是這項新研究的合著者。 隨著易揮發物質升至地表，地面景觀上出現了裂縫與其它形變。 
研究表明，處在深層的岩漿很有可能為上述過程提供了期間必要的熱量，抑或是當時“日益增強的太陽光度”為這一過程提供了熱量。 
正如前文所述，這一新發現表明，遠古水星曾有豐厚且多樣的易揮發物質供給。 研究指出了一件有趣的事，這些本應該暴露在多變的環境條件中、要面對早晚極大溫差的化合物（包括水冰和有機物），有可能已經發展出了穩定且宜居的條件。 居住在舒適的壁龕中，遠離水星條件惡劣的表面，簡單的微生物很可能已經從地下深處誕生。 
盡管如此，這一可能性成立的前提是其它易揮發化合物中有水的存在，而該問題還是一個較為棘手的未知。 
“雖然不是所有的易揮發物質都能構成宜居條件，但水冰在溫度合適之時即可做到。 ”行星科學研究所（PSI）科學家、研究合著者傑夫·卡格爾（Jeff Kargel）在新聞簡報中解釋道，“水星上其它的一些易揮發物質可能加入了前一時期（水棲環境）的特征。 即使宜居條件存在時間很短，前生命化學或原始生命的遺跡也許依舊存在於混沌地形之中。 ”
新研究的合著者、同樣來自行星科學研究所的馬克·塞克斯（Mark Sykes）說：“如果這些結果可以得到確認，那麼在調查水星上富含易揮發物質地殼的起源、甚至調查水星存在的潛在天體生物學的可能性時，這一塌陷區域和其它相似區域將會成為未來登陸降落點的備選項。 ”
真是令人歎為觀止。 突然之間，水星——偏偏是水星——成了值得追溯優先宜居性和外星生命的目的地。 這實在是一個重大的、讓人意想不到的披露，同樣也讓人興奮不已。 
BY: George Dvorsky
FY: 法厄同
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如今被烤焦的水星在遠古時期可能存在微生物

水星，太陽系的八大行星中最小且最靠近太陽的行星，也是表面晝夜溫差最大的行星，大氣層極為稀薄無法有效保存熱量。圖為非寫實水星景觀。圖源：NASA

水星，距離太陽最近的星球，是太陽系中最不可能有潛在生命的幾個地方之一。目前有研究表明，水星的內陸曾經存在適宜生命存活的基礎成分，該發現足以改變我們對這一備受炙烤與折磨的星球的看法。

發表於《科學報告》（Scientific Reports）的新研究表示，盡管由於水星不存在大氣層、以致其日間地表溫度高達430攝氏度（806華氏度），但水星可能曾經存在一個適宜生物生存的地下層，其中包含著生命的基礎組成成分。

這一超乎尋常的聲明是基於對水星上“混沌地形”的研究得出的，該地區包含深穀、凹槽和陡峭山峰。水星的混沌地形在1974年首次被美國國家航空航天局（NASA）的水手號10號水星探測器（Mariner 10 spacecraft）發現，當時科學家們假設，由於來自星球另一側的巨大天體撞擊以及隨後的連續性地震（譯者按：撞擊沖擊波引發對趾點區域地震），水星形成了這樣的混沌地形。而由行星科學研究所（Planetary Science Institute，以下簡稱為PSI）的亞歷克西斯·羅德裏格斯（Alexis Rodriguez）牽頭的新研究，指出上述理論假設存在諸多漏洞，同時提出了一個全新的假設：如此奇怪的地理特征（按：即混沌地形）曾是由大量易揮發物質揮發後形成的，而易揮發物質在很早之前就逃逸出了水星表面。

混沌地形指一些行星地表上，山脊、裂縫、平坦的小平原等互相混在一起的地形。圖為水星局部地表。圖源：Baidu

上述易揮發物質均為化合物，例如水、氮氣、甲烷，這些物質很容易發生物態變化，例如液態搖身一變成為固態，或固體直接轉化為氣體或蒸汽，這一化學上的過程也被稱為升華。對於天體生物學家們來說，僅僅是對他們提及一個天體上可能會存在易揮發物質，都會使他們像突然看到附近有只松鼠的狗一樣興奮地沖上去。易揮發物質是生命存在的先決條件，同時這也暗示水星曾在一個潛在的充滿活力的環境條件之下，並擁有著豐厚的易揮發物質供應，而這也引發了對於水星古代歷史的一些有趣的問題。

誠然，很難相信水星曾經可能是適宜生命生存的，甚至更難相信一些微小的微生物可能在水星地表之下慢慢蠕動，但這個新論文正是在挑戰我們關於“太陽系中哪一個對象曾可以撫育生命”的觀念。同時，這也給天體生物學家們提供了一個全新的探索目標。

水星的混沌地形也許是由於水星在另一側受到天體碰撞後生成，這一觀點其實並非古怪之見。冥王星的斯普特尼克號平原（Sputnik Planitia）恰恰是以上述方式形成。很久之前，冥王星發生了一起與巨大物體的碰撞，期間發出的震蕩波傳達至冥王星的另一側對趾點區域，留下了一個當下十分有標志性的心形形狀。

斯普特尼克平原（Sputnik Planitia，又稱“冥王星之心”），是由於“氮冰”強烈對流所形成太陽系中的天體上最大的冰川平原，寬達1000公裏。圖源：CSSAR

至於上文提到的新研究，羅德裏格斯和他的同事所引用的數據是由美國國家航空航天局的信使號水星探測器（MESSENGER spacecraft）收集得來的，信使號水星探測器在2011年至2015年間，對水星表面進行了細致的掃描。

對引用數據的分析顯示，混沌地形大約形成於18億年前，比前文提到的撞擊晚了20億年，該結論的證據存在於水星的卡路裏（Caloris）撞擊盆地的形狀之中，目前依舊可見。這一發現十分關鍵，雖然從表面上看它似乎把整個時間線搞得很不正常。不僅如此，科學家們表示，撞擊產生的地震活動所能乾擾的地域遠小於混沌地形的大小。此外，研究者們在整個星球上發現了許多其他的混沌景觀——其中包括水星的赤道附近以及近地極地區，這些都表明水星的混沌地形並非僅是某一局部地區的地理現象。

美國信使號水星探測器（MESSENGER，MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging的首字母）是1975年以來美國航空航天局首次對水星進行探測，它發射於2004年8月3日。2015年3月，《新科學家》雜志報道稱該探測器燃料將耗盡。圖源：NASA

據此，羅德裏格斯和他的同事們表示，卡路裏撞擊理論並不能有效地對混沌地形進行說明——因而，他們提供了一個全新的理論來進行解釋。

“我們現在所展示的，就是基於信使號水星探測器收集到的數據集，生成的首個混沌地形的詳細形態學視域調查，”作者們在研究中這樣寫道，“我們的研究成果對一處混沌地形的生成原因起到了支撐：這是一次範圍廣、但危害小的事件，發生在有數公裏厚的、存在富含易揮發物質層的上地殼表面（塌陷）。”

白線勾勒出的區域就是上述提到的混沌地形，而黃色方框圈出的較小部分則本該是水星被天體撞擊後會受到影響的對趾點。圖源：PSI

那麼，數十億年前，這一區域開始自行塌陷，這一過程持續了很長時間。而這使一種解釋變得合理：“極其巨大體積的地殼內易揮發物質轉化成了氣體，逃逸出了水星的上地殼，這一事件發生在面積比加利福尼亞州稍微大一點的表面區域，大約有500,000平方公裏（193,000平方英裏），”格雷戈裏·萊納德（Gregory Leonard）在新聞簡報中解釋道，他是來自亞利桑那大學（University of Arizona）的一位科學家，同時也是這項新研究的合著者。隨著易揮發物質升至地表，地面景觀上出現了裂縫與其它形變。

研究表明，處在深層的岩漿很有可能為上述過程提供了期間必要的熱量，抑或是當時“日益增強的太陽光度”為這一過程提供了熱量。

正如前文所述，這一新發現表明，遠古水星曾有豐厚且多樣的易揮發物質供給。研究指出了一件有趣的事，這些本應該暴露在多變的環境條件中、要面對早晚極大溫差的化合物（包括水冰和有機物），有可能已經發展出了穩定且宜居的條件。居住在舒適的壁龕中，遠離水星條件惡劣的表面，簡單的微生物很可能已經從地下深處誕生。

盡管如此，這一可能性成立的前提是其它易揮發化合物中有水的存在，而該問題還是一個較為棘手的未知。

“雖然不是所有的易揮發物質都能構成宜居條件，但水冰在溫度合適之時即可做到。”行星科學研究所（PSI）科學家、研究合著者傑夫·卡格爾（Jeff Kargel）在新聞簡報中解釋道，“水星上其它的一些易揮發物質可能加入了前一時期（水棲環境）的特征。即使宜居條件存在時間很短，前生命化學或原始生命的遺跡也許依舊存在於混沌地形之中。”

新研究的合著者、同樣來自行星科學研究所的馬克·塞克斯（Mark Sykes）說：“如果這些結果可以得到確認，那麼在調查水星上富含易揮發物質地殼的起源、甚至調查水星存在的潛在天體生物學的可能性時，這一塌陷區域和其它相似區域將會成為未來登陸降落點的備選項。”

真是令人歎為觀止。突然之間，水星——偏偏是水星——成了值得追溯優先宜居性和外星生命的目的地。這實在是一個重大的、讓人意想不到的披露，同樣也讓人興奮不已。

BY: George Dvorsky

FY: 法厄同

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