"海洋世界"假说|超越费米悖论
费米悖论来源于恩里科·费米在基于宇宙漫长年龄和庞大的星体数量的基本假设，经过一系列的计算后发现——地外文明存在性的过高估计与缺少地外文明存在的相关证据相矛盾，于是在1950年夏天的某个午餐的闲谈中提出了"外星人它们都在哪里？"的著名问题。
简单来说，费米悖论指的是外星智慧生命（extraterrestrial intelligence， ETI）存在的高概率估计和明显缺乏证据。直到70年后的今天，我们仍然没有办法回答这个问题。在这一辑中我们会介绍"海洋世界"假说。这个假说认为孕育外星生命生命的最佳候选是具有"海洋世界"的星球，而不只是和地球长得差不多那样的类地行星，我们应该尽力去搜索以"海洋世界"为模板的星球。
请各位读者注意不要与第十一辑的"水世界（Water World）"相混淆，"海洋世界（Ocean World）"指的是即使表面由冰层覆盖，但内部可能存在温暖的海洋的天体。在外太阳系里，也有多个卫星符合这一要求，包括木星的卫星： 木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）、木卫四（Callisto）；土星的卫星： 土卫一（Mimas）、土卫二（Enceladus）、土卫四（Dione）、土卫六（Titan）；海王星的卫星： 海卫一（Triton）。甚至是冥王星（Pluto）、谷神星（Ceres）和一些较大的柯伊伯带天体（Kuiper Belt Objects）也符合条件。
图1。天文学家根据这些星球表面的亮斑的光谱数据推测，氯盐从这些卫星的冰封表面下海洋中冒出。在冰冻的表层，这些成分会受到来自木卫一（Jupiter）的艾奥（Io）火山喷出硫化物的轰击（图片来源： Keck Observatory）生命会在出现在岩石里还是冰层之下
"我们确实是以正确的条件搜索宇宙中的智慧生命吗？"——这是我们面对费米悖论不得不回答的一个问题。
地球是我们目前唯一知道的存在生命的星球，而我们唯一拥有较先进技术的文明就是我们人类自己。所以一开始在SETI计划中，我们的确就是去寻找和地球大小、质量、温度和大气成分相似的类地行星。在太阳系内，天文学家几乎将搜索外星生命的迹象精力都放在了火星身上，不单单因为火星离地球近，而是火星的表面覆盖的大气层、并且有可能有流动的水、而且足够温暖。我们甚至可以在上面发现具有很强生物信号的物质： 氧气、二氧化碳、甲烷等——这些物质都与生命息息相关，在地球上也大量存在。
图2。来自木卫二海洋里的有机物质（可能有微小的生命孕育于其中），可以通过冰火山喷发的形式，最终到达星球表面。来自宇宙的电离辐射的轰击可能破坏任何生物遗传信息，如果我们在这些星球表面发现了一些特别的有机物质，也有可能暗示了这些星球里存在生命迹象的可能。（图片来源： NASA/JPL-Caltech）然而，科学界越来越多的人意识到生命会诞生于类地行星上是具有局限性的从而限制了我们人类搜索外星文明的方式。在越过太阳系的冰冻线（the Frost Line，在冰冻线之外的行星离恒星较远，往往是封冻的状态）之后，挥发性的物质可以以固体的形式存在，有可能在其冰封的星球内部孕育生命。
"海洋世界"假说的起源
1979年，"旅行者1号（Voyager 1）"和"旅行者2号（Voyager 1）"任务经过木星，拍摄了木卫二表面的详细照片，这些照片使科学家们开始意识到这个冰封的卫星内部还有一片汪洋的可能性。从那时起，木卫二是一颗表面冰冻的类地星球的证据就在不断地增加： 我们在木卫二表面的观测到了冰火山（cryovolcanoes）喷发形成的羽状水柱（Surface Plumes）以及水柱周围沉积的物质也佐证木卫二具有孕育生命的可能。
在其他木星、土星和海王星的几个卫星以及柯伊伯带运行的其他冰冻的天体上发现了类似的情况，这使得越来越多学者猜测，这些冰冻的天体可能是最有可能发现外星生命的地方。近年来，天文学家和天体生物学家将这一论点从太阳系外推到了星际领域。
图3。旅行者2号在掠过木卫二时拍下的照片（图片来源： NASA/JPL）林奈·C·奎克博士（Dr。 Lynnae C.Quick）作为NASA的行星科学家，同时也是黎明号（Dawn）、木卫二快艇（Europa Clipper）和蜻蜓号（Dragonfly）科学团队的成员。上述探测卫星都是用于研究太阳系内的小行星，木星二，土星六等有希望孕育生命的星球。关于这些小行星探索计划，奎克博士做出了如下解释：
"我们观测到有水柱从木卫二和土卫二表面喷发而出，所以我们推测这些天体的冰壳下具有液态的海洋。并且它们星球内部拥有驱动水柱的能量。说明了这两颗卫星具有丰富的水资源和能量，这是生命所不可或缺的。一旦我们认为这些地方可能适合居住，那么在其他行星系统中，这样更大号的卫星也可能适合人类居住。如果我们看到一颗行星的密度低于地球的密度，这表明那里可能有更多的水，而没有那么多的岩石和铁；如果进一步我们确认了星球的表面温度低于0℃，而且那里的水是冻结的，这样我们就发现了一个符合"海洋世界"条件的星球。"
图4。木卫二，一个冰冻的卫星（图片来源：NASA/Jet Propulsion Laboratory， SETI Institute）
正如NASA喷气推进实验室（NASA Jet Propulsion Laboratory， JPL）负责太阳系探索的副首席科学家凯文·彼得·汉德（Kevin Peter Hand）在演讲过程中所解释的，这三个目标是相互交织在一起的：
"木卫二的海洋蕴藏着存在一个完整生态系统的潜力，可能是太阳系中第二个独立的生命起源。木卫二是太阳系天体生物学研究领域内一个高优先度的目标。如果第一步我们在木卫二的地表发现了具有很强生物信号的物质，那么第二步我们将会优先探索其表面之下的海洋环境，接着第三步是向木卫二发送能够进入海洋的机器人车辆和仪器去勘探当地的生态系统和生物。"
马纳斯维·林加姆（Manasvi Lingam）和亚伯拉罕·勒布（Abraham Loeb）提出了类似的论点，两位研究人员分别来自哈佛大学的史密森天体物理中心（Harvard Smithsonian Center for Astrophysics， CfA）和理论与计算研究所（Institute for Theory and Computation， ITC）。于2018年发表的一项题为《身处地下的外星生命》（Subsurface Exolife）的研究中，两人以木星、土星和其他气态巨行星的冰冻卫星为例，再次挑战传统上人们对"生命宜居性"的概念。正如勒布教授所表述的那样：
"讨论行星的是否具有宜居性是看这个行星是不是在宜居带（Habitable Zone）内，即"行星"必须离恒星有适当的距离，这样它的表面就可能保有液态水。然而这种"宜居性"其实有三条隐藏的假设：
（a）生命是生活在星球表面的；
（b）生命诞生于绕恒星运行的行星上；
（c）它们是以液态水作为溶剂的碳基生命。
相比之下，我们适当放宽了假设（a）和（b）的限定条件，但仍然保留假设（c）。
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