假如把“水熊虫”在太阳系等有水的星球上都人为的放置一些(比如木卫二号),会怎么样?

水熊虫是一种小型水生无脊椎动物,可以说生物界的一大传奇,因为它的生命力是在是太强了,是一种暴露在外太空环境中还有命让下一代述说自己传奇(产下有活力的卵)的生物。那么他的生命力到底有多强呢?

八条腿一蜷,即使脱水成干(三体人瑟瑟发抖),新陈代谢几乎完全停止,形成一种接近死亡却又无敌的隐生状态,变成一只“隐生盏”,风干数年浇点水立刻复活。那么那些严苛的环境下水熊虫还能活着呢?低至零下200°C,高至150°C,6亿帕斯卡高压,5700格雷强度放射,pH从1到13,这些环境下都能活!真是任尔风吹雨淋,我自岿然不动。

虽然水熊虫能够在太空中产卵,但是产卵后就会很快奄奄一息了,基于这个习性,所以水熊虫是不能长期暴露在太空环境中的。

虽然不能在外太空生存很久,但是并不代表木卫二不可以。木卫二是一个独立的星球,它上面可以有提供生物生存的环境吗?这要从两个方面来说,一个是木卫二的表面,另一个是木卫二的海洋底部。

木卫二星球,美国“旅行者“号和”伽利略“号分别在1980年和1995年探测过这颗星体。旅行者号曾经在1979年发现其表面布满了一些环形山,隐约见到数万条沟壑状的条纹存在。1995年,伽利略号在对其进行更加细致的抵近探测后,科学家认为,木卫二厚厚的冰层上面的这些裂隙与地球的南北极冰盖运动颇为类似。所以我们可以把它想象成地球的南北极。

科学家们推断,木卫二的表面覆盖着厚厚的冰层,在冰盖上层温度很低,大概是零下为零下163至零下223℃摄氏度。这种温度下水熊虫是只能一直处于隐身状态,而且太空辐射较大,因为木卫二的温度变化不明显,水熊虫就只能以这种状态滞留在木卫二寒冷的冰盖上,数百年后,水熊虫可能连尸首都找不到了。

另外一点就是木卫二的厚厚的冰盖下面,是深不见底的海洋,再加上木卫二由于距离木星太近,其内部核心受到木星引力影响之下不断摩擦而产生热能别小看这种潮汐摩擦力,积累到一定程度也能加热海水噢!因此在海洋底部水温合适的区域是能够让水熊虫生存的,而且可能存在更高等级的生物生存的。




假如把“水熊虫”在太阳系等有水的星球上都人为的放置一些(比如木卫二号),会怎么样?

注:在太阳系中有液态水的星球并不多,为方便讨论,本文仅以木卫二为例。

水熊虫可以说是现在生物界的“网红”了,人们之所以对它们如此的仰慕,是因为其强悍的生命力。在各种极端的环境中,例如高温、高压、低温、低压、缺氧、缺水、高盐分、高辐射……,水熊虫都能够活下来,人们甚至将它们直接暴露在外太空的环境中,在几个星期以后,研究者发现它们依然存活。

再来看木卫二,它的体积虽然不大,但是却拥有大量的水,科学家们估计木卫二的总水量比地球的多了足足一倍。更重要的是,通过对观测到的各种数据的分析,科学家们认为,在木卫二表面的冰层之下,很有可能存在着一个由液态水组成的海洋。

大家都知道,液态水是维持碳基生命生存的重要条件,正因为如此,在科学家们的眼中,木卫二就成了太阳系中除地球以外,最有可能拥有生命的星球。

那么问题就来了,既然木卫二有液态水组成的海洋,那么将地球上生命力最强的水熊虫送到木卫二去,会怎么样?它们能愉快地生活吗?

在严酷的环境中,水熊虫会进入一种叫“隐生”的休眠状态,在这种状态下的水熊虫,其自身的新陈代谢水平会降至正常水平的万分之一左右。它们会一直保持这种状态,当周围的环境变得合适时,它们才会“复活”。

木卫二的表面温度为零下163至零下223℃摄氏度,很显然,在这种温度下,水熊虫只能以“隐生”状态苟延残喘。与地球不同的是,在木卫二的表面,水熊虫永远等不到“环境变得合适”的那一天。需要指出的是,水熊虫的“隐生”状态,充其量也就只能保持几百年。

(上图为水熊虫的“隐生”状态与正常状态的对比)

所以,如果将水熊虫送到木卫二表面,那么它们的结局有很大的可能是,在极度的严寒中耗尽生命的能量,最后绝望地死去。为什么要说“有很大的可能”呢?这是因为,它们也有很小的可能进入木卫二冰层下的海洋。

科学家们发现,木星引力的潮汐作用,不光可以给木卫二的内部提供热源,还会使木卫二内部的地质运动变得比较活跃。因此,在合适的情况下(比如说间歇泉或者冰火山),木卫二表面与地下海洋之间的物质是可以互相交换的。

如果某些水熊虫幸运地遇到了这种情况,它们就可以来到温度适宜的液态水世界,在这里它们就可以“复活”了。

但是这并不代表这些水熊虫能够“愉快地生活”,这时的水熊虫会面临着另一个问题,那就是食物。水熊虫是动物,它们不能像植物那样自行生长,所以说就算环境合适,如果在这里找不到食物,等待它们的也是死亡。

好消息是,研究表明,木卫二的海底环境与地球非常相似,特别是木卫二的海洋底部存在的“热液出口”,极有可能演化出低级的生命,甚至还可能进化出类似地球上鱼类的生物。如果真是这样,水熊虫也许就可以在这里找到食物了。

简单总结一下,水熊虫能不能在木卫二愉快地生活,这取决于两个条件,第一个是它们必须进入木卫二的地下海洋,另二个则是它们必须能够找到食物。其中每二个的重要性明显要更大一点,因为第一步我们完全可以通过技术手段来实现。

所以这个问题的答案就是,如果木卫二上有生命的话,水熊虫就可以在木卫二的地下海洋里生存,反之则不能。


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假如把“水熊虫”在太阳系等有水的星球上都人为的放置一些(比如木卫二),会怎么样?

水熊虫就是缓步动物们的一个俗称,身长最小的只有50微米,最大也只有1.4毫米,主要生活在水中的沉淀物,潮湿的土壤以及苔藓植物的水膜中!全世界约有750余种,而分布几乎就是全球性,无论是高山还是深海,都有它们的踪影。

看上去像不像一只充了气布口袋?它的身体表面覆盖有一层水膜,除了避免身体干燥以外,它还可以摄取其中的溶解氧!

一、不死的水熊虫

1、生命力最顽强的生物

水熊虫人类已知生物中生命力最强的生物,它们能生活在极端恶劣的环境,甚至在接近绝对零度还是超过沸水的温度(151℃)的环境中都能存活2分钟以上,在极低温-200℃能活上几天, -20℃能存活30年以上!相关研究显示,水熊虫在绝对干燥的环境下能生存1-10年!

2007年,欧洲宇航局曾经将水熊虫送入太空,将它们直接暴露在宇宙辐射和低温环境中,结果令人震惊,68%水熊虫在如此严酷的环境中生存了下来,回到地面后仍然可以繁殖后代。它是唯一一种经历了宇宙空间环境仍然可以生存下来的生物。

2、水熊虫优秀的基因

研究人员发现水熊虫的基因有一个特点,它们并不从祖先那里继承所有基因,而是有将近17.5%的基因是外源性的,简单的说,它似乎混合了多个物种的基因片段,但却能使他正常生长发育,这看起来似乎有些不可思议!

在很久以前科学家就发现,某些细菌和微生物会发生基因水平转移,简单的说就是携带了遗传信息的物质可以在不相关的物种之间交换,也发现这种遗传物质水平转移方式也可以发生在动物身上,比如人类会通过转座子和病毒获得外源基因,但水熊虫的外源基因居然高达17.5%,实在有些超出想象,之前这个外源性基因的记录保持是轮虫,它是8%-9%。

研究人员推测这种“替换”自身基因的能力应该是在其特殊的“脱水期间”发生的,当水熊虫所处的环境极其恶劣时,它会脱水变得非常干燥,基因会发生断裂,当然环境条件改善,水熊虫的细胞会重新吸收水分,但会保持一段时间的“半开放”状态,此时外界的基因可能会进入其内部,待细胞修复自身时会将这些基因一并嵌入到自身的基因组中,成为科学家摸不着头脑的基因来源!

而水熊虫这种抗辐射,耐低温,抗沸水甚至在真空下生存的能力,可能就是这些外来基因所赋予,因为看起来,只有水熊虫才是这些所有能力的集大成者!

二、木卫二的环境

太阳系中已知的宜居星球除了地球以外再无分店,但科学家一直怀疑火星以及木卫二与土卫六都有可能存在局部宜居环境,或者说是另一种生命形态!因为从太阳系中含水星球来对比,木卫二无疑是其中的佼佼者(当然第一也并非木卫二,而是木卫三),但即使如此木卫二也比地球含水量要高得多!

左:木卫二,右:地球

1、木卫二表面条件

木卫二是伽利略1610年发现的木星卫星,位于内侧第六轨道,它的直径比月球稍小,是一颗硅酸盐岩石质天体,它可能有一个铁镍质内核,表面温度−171.15℃,覆盖有大量的冰壳,期间裂缝和条纹纵横!木卫二有一个稀薄的含氧大气层。

从木卫二的简介中有一个我们发现有一个含氧大气层的条件,似乎有些许希望存在生命?但各位想多了,木卫二的含氧大气并非生命所创造,而是阳光中的紫外线对木卫二水汽的光解所致,氢原子很轻直接就逃逸了,而比较重的氧则留存了下来!但请不要以为这些氧可供呼吸,因为大气压仅仅只有1微帕!

2、木卫二的内部条件

从表面上看木卫二并没有合适条件来支撑生命,但在它厚厚的冰壳下似乎有另一片天地!

数十千米的冰壳下是一个上百千米后的液态水层,科学家最感兴趣的就是在这个区域,曾经科学家一直都搞不清楚这液态水层是哪里来的加热机制所致,但后来发现了木卫一、木卫二、木卫三之间的拉普拉斯共振现象,结合近木点的引力牵扯,其中木卫一最近受影响最大,地表起伏高达100米,甚至木卫一因此有个液态内核!尽管随距离增加而加热作用下降,但仍然足以让木卫二冰下液态海洋的热量来源!

木卫一四个公转周期为1.8地球日,木卫二两个公转周期为3.6地球日,木卫三公转周期为7.2地球日,相互之间引力互相牵制,形成了偏心率稍大的椭圆轨道,在近木点和远木点时会形成面团的揉搓效应!

三颗著名的木星卫星的拉普拉斯轨道共振效应示意图

从加热机制可以推测,高温岩石与水接触,可以促成热化学反应,能提供氢和还原性化学物质,紫外辐射则能分解水汽成氧气,而且木卫二表面存在巨大的裂隙等地质运动机制,会将表面的这些物质都带入冰层以下,形成原始地球的部分条件,因此从这个角度来看,木卫二冰层下有生命的机会还是比较大的!

三、水熊虫能在木卫二生存吗?

从上文描述来看,木卫二表面平均温度为−171.15℃,但气压极低,水熊虫可能会一直封冻状态,它存活几天明显是没问题的,但很明显这不是长久之计,进入木卫二的冰层以内可能会好一些,因为按水熊虫在地球上的分布条件,在木卫二冰下的海洋中似乎并不是特别大的问题,但有两个要求也许存在一些疑问:

1、木卫二冰下液态水层的巨大压力

2、液态水层的溶解氧

因为水熊虫在高压下生存并不好,只能维持数小时至数天,而水熊虫也是一种需氧生物,理论上来看木卫二冰下海洋中的氧含量应该极低,难以支撑水熊虫的生态所需!

本文到此,也可以给出结论了,从目前推测来看,木卫二确实可能存某些循环可能会出现局部适合生命生存的环境,但事实上这些仅仅依靠推测,而水熊虫到达木卫二,存在一段时间可能并不意外,但如果要在木卫二上繁衍生息,可能还要未来进一步确定!那么啥时候能确定呢?

四、木卫二的探测计划

欧洲宇航局和NASA曾经制定了一系列雄心勃勃的木星探测计划,但到现在为止我们引用的大部分数据依旧来源于旅行者的飞越木星以及两次伽利略任务的对木卫二的观测资料,曾经“木星冰月轨道器”已经取消!2006年制定的木卫二探测计划也没有在NASA2007年的计划中编列预算!

在2005年7月4日05时44分,“深度撞击号”成功撞击坦普尔1号彗星的彗核。本来木卫二打算参考深度撞击的模式来一次木卫二的“深度探测”,因为这个计划没有从木卫二起飞的过程,从控制和成本上来看是一个非常大的优势,但很可惜这个计划也不了了之!

根据美国宇航局在前几天的发布的公告,NASA已经批准了一项在2020年开始实施的木卫二探测计划,预计在2023年准备完毕,2025年发射升空!这项计划和早先的激进的潜水探测器以及钻头冰层的计划不一样,此次任务搭载的是“穿冰雷达”,将在厚厚的木卫二冰层下寻找湖泊和海洋!

另外探测器还搭载了高分辨率的相机和光谱仪,对木卫二表面喷发的水汽物质进行光谱分析,看是否能找到NASA极其感兴趣的氨基酸等生命诞生所需的物质。但种花家更关心的是在"欧罗巴快艇"计划后的无人探测器木卫二登陆计划,此任务将在木卫二表面展开激动人心的外星钻探!深入内部寻找木卫二的生命迹象!

尽管后者的探测更为令人激动,但至少从现在看来并没有实质性的展开,只是一个中远期的规划与展望,但如果2025年发射的“欧罗巴快艇”计划中发现木卫二喷出物中氨基酸存在的话,那么这个计划是可以预期的!吃瓜群众们期待吗?

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页面更新:2024-03-31

标签:太阳系   伽利略   冰层   木星   液态   星球   基因   表面   海洋   地球   状态   条件   生命   生物   环境   计划   科学

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