Lō'ihi火山的特殊板块构造,它和土星月亮有什么共同之处?

通过科学家们的不懈努力,宇宙中的一些星球不再像最初那样神秘莫测,我们开始逐渐了解关于它们的很多信息,例如,土星的月亮土卫二。在很多天文相关的研究中,科学家们是没办法直接在目的地进行试验的,所以有了相似条件的替代地理位置。在夏威夷大岛东南沿海,有一个叫做Lō'ihi的地方,它是一座深水火山,可以模仿土星卫星土卫二上的条件。并且,土卫二这个冰冷异形世界的生命,很可能和淹没的夏威夷火山下的生物相似。

Lō'ihi海山是板块构造的结果

在我们的太阳系,有很多的海洋世界,但是土星的第六大已知卫星,一定是那些寻找太阳系生命的天体生物学家们最喜欢的地方之一。艾米史密斯是伍兹霍尔海洋研究所的博士后研究员,在2018年的8月和9月,她的团队访问了深水火山Lō'ihi,因为在之前的探索工作中,科学家们就已经发现了,土卫二热液喷口的相关证据和氢气的产生,就像Lō'ihi那样。为了更加清晰地了解此处的生活是什么样子,他们对这些喷气机和周围水域都进行了采样收集。

深水火山Lō'ihi的构造,和其他大多数水下火山都有所不同,它没有坐落在一个扩张的山脊上,它是板块构造的结果。在海底的一个断裂带,熔岩渗出之后形成新的地壳,而热液喷口就是海底的开口,它可以喷出热水和矿物质。随着这些板块的移动,随之也会产生各种现象,这其中就包括从火山爆发到山地生长,它解释了覆盖地球的岩石板块就像拼图一样。米史密斯表示,我们都知道氢气是生命生存的元素,如果它确实和土卫二的环境高度相似的话,那么,该火山就可以帮助寻找其他星球上的生命。

大约有10亿年历史的土卫二海洋

卡西尼号太空船(美国宇航局)拍摄了土星月球土卫二的视图,土星不仅拥有非凡的戒指,并且拥有超过60个卫星。研究人员设计了计算机模型,这有助于解释为土卫二会有一个地下海洋,而其他卫星却没有。在土星大约45亿年的生命中,模拟了这些卫星可能经历的地质变化,以及简化的轨道效应:潮汐导致了过去或现在海洋,都有足够地质活动存在于土卫二之上,它与其他卫星引力相互作用使其轨道相对长圆形。并且,引起了土星引力强度的不断变化,甚至有时还会改变土卫二形状的扭曲程度和加热月球的内部。

在地球诞生10亿年后,便有了生命的存在,通过数据表明,土卫二的隐藏海洋大约有10亿年的历史,而这10亿年的时间,就足以让生命浮出水面 。10亿年意味着土卫二岩石核心与其海洋之间可能仍有足够的化学活性,这一点类似于地球海底的化学能,因此,它可以为任何潜在的微生物生命提供能量,有助于维持那里的生态系统。当然,科学家们没有计算45亿年中每个月经历的高潮和低潮,仅仅为了做到这一点,在台式电脑上就大约需要20年的时间,这是非常耗时的一个繁杂过程。

土卫二与Lō'ihi相似的温度和压力

在土卫二这个被冰雪覆盖的神秘月亮上,热液喷口的温度大概在30到40摄氏度,即大约86到104华氏度,在面临足够低的生命存在这个问题上,土卫二的海底和深水火山Lō'ihi所面临的压力也大致相同。当Lō'ihi峰顶位于地表以下1000米(大约3200英尺)的时候,在此处生活的生物,将没有可以进行光合作用的阳光。

在这里存活下去的生命,会使用的是一种被称为化学合成的过程,并且,在这个过程中,它们会消耗二氧化碳、以构建自己的细胞和维持继续生长。在这个位置,或许能有几条鱼、或几只虾,但是,由于这个位置主要都被细菌垫给支配了,所以,想要看到很多典型的生物是基本不可能的。当然,这些细菌不仅在Lō'ihi的表面占主导地位,而且还存在于热液喷口的喷流中。

了解微生物相互作用的良好选择

Lō'ihi的研究结果意味着,这种细菌垫可延伸到表面下方,并且存在于岩石的裂缝、甚至是裂缝中的更深处。更重要的一点是,在2018年5月,基拉韦厄火山的海岸线发生了爆发事件。随后科学家们就在冷却熔岩上,发现同样的微生物垫存在,这些细菌通过利用氧气来产生能量,并且,发现的深度达到了635米(约2083英尺)。然而,史密斯表示,研究团队目前尚不确定这是否是一个好的位置,或者不是基于此。因为,这些其他海洋世界中的某些氧气是否存在,本身就具有很大的争议。

科学家们对尚未发表的老样本进行了分析,结果表明:不需要使用氧气,有机体的基因就可以帮助它们固定碳,因为这是能源生产的重要组成部分。佛罗里达大学的博士后研究员Petra Schwendner认为,这种方法对于科学探索、以及技术测试而言,都是一个很好的模拟,而且不属于现实条件。而土星的卫星土卫二,则被认为具有相似的环境条件。没有参与参加这项研究的地球科学学院副教授安·库克也表示,它似乎是了解微生物如何在任何类型的通风系统中、相互作用的良好选择。

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