土星的一颗卫星具备生命所需的所有要素——《华尔街日报》

根据最新研究，土星一颗微小冰壳卫星下隐藏的咸海洋拥有生命所需的所有关键组成部分，表明该星球具备宜居条件。

直径约300英里的土卫二蕴藏着一个深度超过30英里的全球性地下海洋。其南极持续喷发的羽流以超音速将海洋中的冰粒物质通过地壳裂缝喷射至数百英里高的太空。

这些间歇喷泉使得飞掠的航天器无需深入冰层之下就能研究土卫二海洋的化学成分。美国宇航局先前任务数据显示，这颗卫星除了一项元素——磷元素外，已具备生命所需的所有化学基础构件。

“我们所知的生命活动都依赖磷元素，“圣安东尼奥西南研究所地球化学家、新研究合著者克里斯托弗·格莱恩表示，“它对DNA的形成至关重要。”

研究人员在《自然》期刊周三发表的研究中报告称，如今在源自土卫二海洋羽流的土星轨道冰粒中检测到了这最后的生命种子。这一发现凸显了太阳系外围如土卫二这类海洋世界，正是我们寻找地外生命的最佳候选地之一。

迄今为止，科学家们已掌握证据表明土卫二拥有六种生命元素中的五种——据美国宇航局喷气推进实验室研究天体生物学的化学家摩根·凯布尔（未参与此项新研究）介绍，该星球存在碳、氢、氮、氧和硫元素。

“这次发现最终证实了’土卫二确实具备地球生命生存所需的所有基本成分，其海洋环境符合我们所知的生命宜居条件’，“她表示。她补充说明，检测到的磷元素（在土卫二以磷酸盐形式存在，即磷与氧结合的状态）虽不能直接证明月球存在生命，但表明其具备维持生命的潜力。

“下一步是确认那里是否真实存在生命，这需要未来执行专项探测任务来解答，“她指出，“但当前发现令人振奋，因为这让土卫二成为开展此类生命搜寻更具吸引力的目标。”

这项新研究背后的团队分析了NASA卡西尼号探测器收集的数据。该探测器在执行环绕土星、探索行星环及卫星系统的13年任务期间，曾六次近距离飞掠土卫二，最终于2017年坠入土星大气层结束使命。

在部分飞掠过程中，卡西尼号穿越土卫二的羽状喷流时采集了数据，同时还在穿越由逃逸出土卫二引力的羽流颗粒构成的物质带（科学家称为土星E环，即环绕土星的众多行星环之一）时进行了数据收集。

卡西尼号探测器拍摄的图像显示了土星的三颗卫星：上方的特提斯、中央的恩克拉多斯和米玛斯。图片来源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/AP“E环就像是土星的一个幽灵环，”格莱恩说，并补充说它比其他更明亮的行星环更为弥散。卡西尼号的一个仪器——宇宙尘埃分析仪，记录了探测器在穿过E环和恩克拉多斯的羽流时遇到的单个微小冰粒的组成。

格莱恩和他的同事们评估了该仪器从恩克拉多斯的羽流和E环收集的约1000个数据样本，仅发现了九颗含有磷酸盐的颗粒。

“在[卡西尼]任务进行时，我们还没有分析足够多的这些冰粒来找到所谓的‘稀有钻石’，”柏林自由大学的行星科学家、这项新研究的主要作者弗兰克·波斯特伯格说。他补充说，最初在卡西尼号的数据中忽略了这些含磷的冰粒。

波斯特伯格说，这样的小样本量是意料之中的。“在六种生物必需元素中，磷在宇宙中是最稀有的，”他说。

研究人员根据新发现进行了后续实验，模拟了恩克拉多斯海洋的条件——比地球的海洋更冷、盐度略低且深得多。他们认为，这颗卫星的海洋中磷的含量至少是地球海洋的100倍。波斯特伯格说，这是因为地球上大部分的磷被锁在岩石和矿物中无法利用，而恩克拉多斯海洋的化学性质使得磷能够溶解在水中，从而可能被潜在的生命利用。

他补充说，新研究结果表明，在木星以外的其他太阳系海洋卫星（如土星的卫星泰坦或海王星的卫星特里同）的水域中也存在类似的化学条件——这意味着这些世界的海洋中也应含有溶解的磷。

波斯特伯格和格莱恩表示，强化这些发现的关键下一步是从土卫二和其他海洋世界收集更多数据。美国宇航局一项名为“蜻蜓”的任务计划于2027年发射前往泰坦。另一项任务则提议于2050年左右抵达土卫二，进行轨道飞行后着陆该卫星并搜寻生命迹象，该概念于去年提出。格莱恩认为，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜也可能在进一步揭示土卫二海洋化学特性方面发挥作用。

“事实证明，许多羽流颗粒实际上会落回卫星表面，”他说，“这有点像雪，我们认为詹姆斯·韦伯望远镜或许能观测到这些颗粒的化学成分。”

联系作者艾琳·伍德沃德，邮箱：[email protected]

本文发表于2023年6月15日印刷版，标题为《土星卫星被发现含有维持生命所需的所有成分》。