太阳系地外海洋与潜在居民

太阳系是一个受太阳引力约束在一起的行星系统，包括太阳以及直接或间接围绕太阳运动的天体。在直接围绕太阳运动的天体中，最大的八颗行星由近而远依次为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。太阳系还包括行星的卫星、矮行星、小行星、彗星和行星际物质。

通常认为，地外海洋是存在于地球以外的天体表面或固体表面以下的含水或甲烷等成分的液态海洋。

目前包括美国NASA 的探索海洋世界项目在内的地外海洋研究已确定六个主要的探索对象，以寻找地外生命。

1.欧罗巴欧罗巴是木星的第二颗卫星，也是木星的第四大卫星。

1979 年旅行者二号穿过木星系统，提供了欧罗巴可能有液态水的照片，此推测随后被地面望远镜与伽利略号上的空间望远镜进一步证实。

欧罗巴的表面温度在赤道地区平均为-163 ℃，两极更是低至-223 ℃，所以其表面的水是永久冻结的，但潮汐力所提供的热能可能会使表面冰层以下的水保持液态。

伽利略号轨道飞行器观测到，欧罗巴在通过木星巨大的磁场时自身会产生一个强度呈周期性变化的弱磁场。

有猜测认为，该磁场是冰下咸水海洋中的极性离子造成的。

有学者认为欧罗巴表面极富特色的混沌地形是下层海水渗出地表所造成的。

低纬度区域的对流可有效地将欧罗巴内部热量输送到地表，从而影响冰壳的结构和状态，即海洋动力学可以调节地表和内部之间的热量与物质交换(如图1)，如形成200 km 高的羽状喷流。

但也有支持“厚冰”模型理论的地质学家，他们认为即便存在这样的海洋，也几乎不可能对欧罗巴表面造成直接的影响，其表面几个为数不多的大型撞击坑就是支持“厚冰”模型的最好证据。

以此为基础再结合对潮汐力所生成的热能的估算，所推测出的冰壳厚度在15~25 km 之间，冰下的海洋深达60~150 km，海洋体积为地球海洋体积的两倍。

图1 欧罗巴对流结构、带状流和温度场模型(a)轴向涡度的瞬时等面流体，红色(蓝色)表示气旋(反气旋)涡度；黄色球体代表地幔；(b)沿外边界的瞬时带状流，红色(蓝色)表示顺行(逆行)流；(b)=0.99o处的瞬时超绝热温度场，红色(蓝色)表示热(冷)流体2.盖尼米得盖尼米得是木星的第三颗卫星，也是太阳系中最大的卫星。

盖尼米得主要由硅酸盐岩石和冰体构成，星体分层明显，拥有一个富铁的、流动性的内核。

人们推测在盖尼米得表面之下200 km处存在一个被夹在两层冰体之间的咸水海洋。

1995年，伽利略号进入环木星轨道，随后传回了大量的光谱图像，并在盖尼米得表面发现了数种化合物。

在1996 年至2000 年间，它共6 次近距离飞掠过盖尼米得。

在最接近盖尼米得的一次飞掠中，伽利略号距离盖尼米得表面仅264 km。

在1996 年的第一次飞掠中，它发现了盖尼米得的磁场，后来又发现了盖尼米得的地下海洋，并于2001年对外公布。

根据探测，作为卫星的盖尼米得含有太阳系最多的液态水。

哈勃望远镜通过分析盖尼米得的极光光谱，估算出其海洋深达400 km。

还有科学家推测，这可能只是盖尼米得海洋的一小部分，盖尼米得可能拥有三个海洋，三个海洋层层叠加，每层都有400 千米的深度，并由高压冰层分隔开，最下面的一层海洋可能直接接触到盖尼米得的岩石内核。

所以盖尼米得的海洋深度可能超过1000 千米，蕴含着超过150 亿立方千米的巨大水体，含水量是地球水量的30倍以上。

3.卡里斯托卡里斯托是木星第四颗卫星，也是太阳系第三大卫星，由几乎等量的岩石与水所构成。

天文学家通过光谱测定得知卡里斯托表面物质包括冰、二氧化碳、硅酸盐和各种有机物。

科学家们发现置于木星多变的磁场中的木卫四就像个理想的导电球体，即磁场无法穿透到达该卫星的内核，这意味着在该星体中存在着一层厚度至少达到10 千米的高电导率液体。

该海洋中可能还含有少量的氨或其他防冻物质，比重达到了5%，从而阻止了海洋的冰冻。

在这种情况下，海洋的厚度将达到250~300千米。

4.恩克拉多斯恩克拉多斯是土星第二颗卫星。

在旅行者号于19 世纪80 年代探测土星之前，人们只知道恩克拉多斯是一个被冰覆盖的卫星。

之后，旅行者号发现示恩克拉多斯表面几乎能反射百分之百的阳光。

在旅行者号观测结果的基础上，2008 年至2010年卡西尼号先后7 次近距离飞掠恩克拉多斯，其中2008年下半年的两次飞掠距离近达50 km。

2014 年美国国家航空航天局宣布，卡西尼号发现了恩克拉多斯南极地底存在液态水海洋的证据，存在于30~40 km 厚的冰下海洋深约10 km。

南极附近的冰火山向太空喷出大量水汽和其他挥发物，夹杂钠盐晶体、水冰等固态粒子以及分子质量超过200 的大分子有机物，喷射速度约为每秒200 kg。

喷出的水有一部分以“雪”的形态落回恩克拉多斯表面，一部分融入土星环中，另一部分甚至可到达土星。

2015 年9 月16 日，美国国家航空航天局确认，根据卡西尼号的探测数据，其表面冰层下面拥有全球性海洋，而且海洋的底部有水热活动，即存在海底热。

徐亨等通过分析富含硅的水冰纳米颗粒的形成与喷射过程，表明恩克拉多斯上有着高于90 ℃的地热反应(如图2)。

图2 恩克拉多斯内部结构示意图5.泰坦泰坦是土星的第六颗卫星，也是太阳系第二大的卫星。

旅行者1 号和旅行者2 号曾经检视过泰坦，但其上的云层成为探测的一大障碍。

卡西尼—惠更斯号于2004 年7 月1 日到达土星后用雷达测量泰坦表面地形；卡西尼探测器在2004 年11 月26 日飞跃到泰坦上方并拍摄很多高分辨率的泰坦表面图像，展现了人眼从来没有见过的明暗斑块，人们推测那里可能是液态的甲烷或乙烷海洋，但卡西尼号观测的数据发现可能是其他物质。

泰坦因有浓厚的大气层而被猜测有生命存在，大气中的甲烷可能是形成生命体的基础。

2012 年7月2 日消息，据美国宇航局网站报道，来自卡西尼探测器的最新数据显示土星最大的卫星土卫六冰封的地下可能存在一个液态水层，有关这一发现的论文已经被发表在2012 年7 月出版的杂志上。

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