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过程仍然未知!研究显示:土卫二上发现的甲烷有可能是生命迹象

前瞻网    2021-07-08 10:17

当卡西尼-惠更斯号(Cassini-Huygens)探测器潜入土星卫星土卫二内部喷出的含盐羽状物时,它得到了一个意想不到的发现:一组化合物,也与地球海底的热液喷口有关。

特别值得一提的是,烟柱中的甲烷含量引起了天体生物学家的注意——它似乎特别高。即便如此,仍有可能是已知的地球化学(即非生物)过程导致了储量的丰富。

过程仍然未知!研究显示:土卫二上发现的甲烷有可能是生命迹象

不过,现在结果不再是这样了。科学家们已经确定,没有任何已知的过程可以让土卫二喷出大量的甲烷。这意味着它可能是一个未知的过程,或者它也可能是生物起源。

土卫二是个迷人的地方。它远离太阳,有一层厚厚的冰壳。然而,在冰层下面旋转的是一个巨大的全球海洋,其中可能有洋流和生命的必要成分。

研究人员利用已知的变量——地球上产生甲烷的过程——建立数学模型。

你可能认为,远离太阳的海洋世界可能过于寒冷因而无法支持生命,但行星潮汐力的作用,可能会加热这颗星球的内部。

这不仅有助于防止全球海洋冻结,还可能意味着热液喷口的存在。顾名思义,它们是海底的喷口,热量从温暖的内部渗入周围的海洋。

在地球上,这些喷口是特别有趣的生态系统:在那里茁壮成长的生命,是在一个以化学反应为基础的食物网上生存的,这种反应被称为化学合成,而不是依赖太阳的光合作用。

所以,如果土卫二上有热液喷口(所有迹象都表明它们存在的可能性很大),那么就像我们所知道的那样:它们或多或少可能支持生命存在。

卡西尼号在土卫二的羽流中探测到的与热液喷口有关的化合物,包括甲烷、二氢和二氧化碳。研究小组将已知的生物和地球化学过程纳入他们的模型中,看看他们能否重现这些化合物的相对丰度。

第一步是考察二氢丰度,并确定它是否可以通过热液活动产生。然后,下一步是确定它是否足够“喂养”一群氢化营养产甲烷菌。在地球上,这些是古细菌(单细胞微生物),通过代谢氢分子和二氧化碳产生甲烷。

在探测过程中,他们要考虑到海底和热液喷口的温度,以及这些微生物的数量对环境的影响。最后,研究小组发现,观测到的甲烷含量过高,不可能是已知的地球化学过程的结果。

这意味着,在土卫二黑暗的海洋深处可能存在微生物。但土卫二上也可能有地球化学过程,而地球上没有产生这种化合物。

例如,原始的甲烷,可能是在太阳系形成时从太阳星云中捕获到月球内部的,并可能泄露出来。另一种可能性是原始有机物的分解,产生甲烷作为副产品。这些来源很难建模,但它们仍然可能是一个因素。

“很明显,我们不能断定土卫二的海洋中存在生命。相反,我们想知道土卫二的热液喷口,对类地微生物适宜居住的可能性有多大。根据我们的模型,卡西尼号的数据告诉我们——很有可能。”

目前,人们还没有计划访问土卫二的专门任务,但太阳系中还有其他类似的冰质天体,这些任务可能会提供更多关于冰质星球可居住性的信息。

人们还提出了几项可能前往土卫二的任务,似乎越来越多的人对重新访问这颗奇异的冰冻星球和收集新的观测结果感兴趣。

“这样的数据,”研究人员在论文中写道,“对于确定甲烷的非生物来源是非常必要的,这样就可能解释卡西尼号的观测结果,而不需要甲烷生成。”

这项研究已经发表在《自然·天文学》(Nature Astronomy)杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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