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編譯：王茸

校對：蔡賀菁 王婧彧

審閱：李宜驊

美編：張榮娜

后臺：胡永葳

https://www.universetoday.com/articles/cosmic-rays-could-support-life-just-under-the-ice

土衛(wèi)二（Enceladus/恩克拉多斯），土星的一顆衛(wèi)星。

圖像來源：NASA/JPL

如果你曾經(jīng)夢想過探索太空，那你一定知道這會有一些嚴重的危險。其中之一就是宇宙射線。這些高速粒子能夠穿透任何物質(zhì)，包括我們的身體，破壞DNA并撕裂分子。盡管對沒有防護的宇航員來說，它們聽起來非常危險，但實際上它們可能有助于微觀生命在木衛(wèi)二或土衛(wèi)二這類天體的冰層下方生存。

由紐約大學阿布扎比校區(qū)迪米特拉·阿特里（Dimitra Atri）領(lǐng)導的研究團隊，對宇宙射線撞擊水或冰時發(fā)生的輻射裂解過程進行了研究。高速粒子撞擊水分子時會將其分解，釋放出電子，而地球上的一些細菌會利用這些電子作為能量來源。外太陽系的冰凍世界中是否也可能存在類似的生命形式？

這正是阿特里團隊想要了解的。高能輻射，如宇宙射線（和伽馬射線），可以到達具有稀薄大氣層的類地行星表面（例如火星）。這種輻射還具有足夠的能量來電離這些行星上的原子和分子，從而為能夠耐受高輻射水平的微生物生命形式提供了能量來源。其中一些微生物甚至能在這種環(huán)境中茁壯成長。因此，宇宙射線作為地外生命的潛在能量來源，這一假說具有合理性。

高速粒子的力量

宇宙射線釋放出強大的輻射能量，其中大部分由氫原子核組成，但也有少量是氦或其他元素，它們來自宇宙中的多個輻射源。太陽會釋放宇宙射線，超新星爆炸、密集的恒星群以及黑洞周圍的活躍區(qū)域也會釋放出宇宙射線。它們以接近光速的速度運動，科學家仍在研究它們獲得能量的所有方式。當宇宙射線與地球大氣層發(fā)生碰撞時，通常會被大氣層阻擋。偶爾會有部分宇宙射線穿透大氣層，并與大氣粒子發(fā)生碰撞，從而產(chǎn)生次級粒子雨，這些粒子最終就會到達地表。

蟹狀星云是數(shù)千年前一顆巨大恒星爆炸后留下的殘骸，是宇宙射線的來源之一。

圖像來源：NASA/ESA/亞利桑那州立大學

高速粒子，例如宇宙射線，在宇宙中扮演著重要角色，涵蓋從星際空間中元素的生成到可能促使地球上生命誕生的活動。在地球上，我們常常將計算機故障和其他意外歸咎于“宇宙射線”。大多數(shù)情況下，它們直接穿過我們，但通常不會造成損害。然而，如果我們進入太空或到達極高海拔區(qū)域（例如乘坐噴氣式飛機），就會面臨更多的這類粒子。探索近地空間、月球及更遠的區(qū)域會使我們暴露在極具危險性的宇宙輻射中。在太空中，宇航員必須采取防護措施以避免輻射傷害。這種情況不僅存在于太空或月球上。探索火星時，因為火星大氣層過于稀薄無法提供有效的屏蔽作用，人類將長期暴露在持續(xù)不斷的宇宙射線中。

宇宙射線與冰凍世界

阿布扎比研究團隊利用計算機模擬了宇宙射線對冰凍天體的撞擊。其目的是探討宇宙射線撞擊火星及木星、土星的冰衛(wèi)星等天體時，輻射裂解會產(chǎn)生多少能量。結(jié)果顯示，土衛(wèi)二是宇宙射線撞擊冰層產(chǎn)生的能量足以支持其冰層下潛在生命形式的理想候選天體。火星也可能受益于宇宙射線流成為潛在的生命棲息地，木衛(wèi)二同樣具備這一潛力。

這些模擬實驗啟發(fā)了關(guān)于這類行星上存在“輻射可居住區(qū)”的構(gòu)想。這種可居住區(qū)是指行星系統(tǒng)中的某個特殊區(qū)域，地下水（以液態(tài)或固態(tài)形式存在）可被宇宙射線激發(fā)，從而產(chǎn)生維持生命所需的能量。阿特里指出，如果這種得益于宇宙射線的可居住區(qū)確實存在，那么宇宙中就可能存在更多適合生命誕生的地方。

“這一發(fā)現(xiàn)改變了我們對生命可能存在于何處的看法，”阿特里說，“我們不再僅僅尋找溫暖且有陽光照射的行星，現(xiàn)在可以考慮那些寒冷而黑暗的地方，只要它們地表下有水，并且暴露在宇宙射線中。生命可能在比我們想象中更多的環(huán)境中生存?！?/p>

更多地方的生命形式

想想看如果這些粒子的宇宙輻射能夠促進生命形成（或演化），那么它將拓寬天體生物學家尋找生命的范圍。許多冰凍世界存在，甚至在我們自己的太陽系中就可以找到。天體生物學研究現(xiàn)在主要集中在可能存在生命的表面，主要關(guān)注所謂“宜居帶”，即行星表面存在液態(tài)水的區(qū)域。

由于宇宙射線能夠穿透行星表面到達數(shù)米深處，這就為生命開辟了廣闊的新棲息地。以木衛(wèi)二為例，這顆位于木星高輻射環(huán)境中的衛(wèi)星，也可能借助宇宙射線具備孕育和維持生命的能力。土衛(wèi)二亦是如此。

在火星上，由于紫外線輻射增強、氣候極度干燥以及溫度極低，地表環(huán)境對生命而言極為惡劣。然而，宇宙射線撞擊冰層下的地表層可能刺激其他循環(huán)過程，從而為某些生命形式（如嗜鹽菌，一種喜鹽微生物）提供一個相對適宜的生存環(huán)境，使它們能夠在這樣的環(huán)境中生存。

該團隊的研究為在遙遠星球上尋找生命提供了新的途徑，包括一些此前科學家可能未曾想到過的地方， 例如冰凍星球的地表以下區(qū)域。而這些地方就是太陽系乃至更遠區(qū)域中最黑暗、最寒冷的地方之一。

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

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這張土星二的原始未處理圖像拍攝于2011年10月19日。此次飛掠任務(wù)的主要目標是獲取土衛(wèi)二的首個詳細雷達觀測數(shù)據(jù)。這是除土衛(wèi)六外，人類首次對冰質(zhì)衛(wèi)星進行近距離雷達探測。

圖像來源: NASA

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