土星卫星土卫二上发现更多生命关键成分的证据

即使在它猛烈地坠入土星大气层六年后，美国宇航局的卡西尼号任务仍继续推动着探索。该任务的数据最近揭示了证据表明，土星卫星土卫二喷出的巨大水蒸气和冰粒羽流中含有氰化氢。这种线性分子是生命起源的关键。卡西尼号为这种分子找到了强有力的证据，并表明土卫二冰冷外壳下的海洋可能拥有强大的化学能量来源。该研究结果发表在 12 月 14 日的《自然天文学》杂志上。

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6 月，对卡西尼号数据的新分析发现，理论上，土卫二拥有维持其羽流中生命所需的所有化学物质。土卫二下方的海洋很可能为从卫星流出的羽流提供了大部分这种物质。这种新发现的能量来源还以几种有机化合物的形式存在。其中一些化合物是地球上生物的燃料。这颗小卫星内部的化学能可能比天文学家之前认为的要多。能量越多，天体维持生命的可能性就越大。

“我们的研究进一步证明，土卫二拥有一些最重要的分子，这些分子既可以创造生命的基石，也可以通过代谢反应维持生命，”研究报告的共同作者、哈佛大学博士生乔纳·彼得在一份声明中说。“土卫二似乎不仅满足宜居性的基本要求，我们现在还知道了那里如何形成复杂的生物分子，以及可能涉及哪些化学途径。”

氨基酸前体的“瑞士军刀”

氢氰酸是形成维持生命所需的氨基酸所需的最关键和用途最广泛的分子之一，因为它的分子可以以多种不同的方式堆叠在一起。这项研究的团队将氢氰酸称为“氨基酸前体的瑞士军刀”。

“发现氢氰酸特别令人兴奋，因为它是大多数生命起源理论的起点，”彼得说。“我们越是试图通过测试替代模型来找出结果中的漏洞，证据就越有力。最终，很明显，如果不加入氢氰酸，就无法匹配羽流成分。”

2017 年，科学家发现证据表明土卫二可能存在有助于维持海洋生命的化学物质。羽流内部的氢、甲烷和二氧化碳的组合表明存在甲烷生成。这种代谢过程会产生甲烷，并且在地球上广泛存在。甲烷生成也可能对我们星球上生命的起源至关重要。

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这项新研究发现了额外的能量化学来源的证据，这些化学来源产生的过程比产甲烷过程更强。科学家发现了大量被氧化的有机化合物。氧化有助于推动化学能的释放，因此氧化化合物的存在表明，土卫二地下海洋中存在多种化学途径，可能维持生命。

“如果就能量而言，甲烷生成就像一个小型手表电池，那么我们的研究结果表明，土卫二的海洋可能更类似于汽车电池，能够为可能存在的任何生命提供大量能量，”研究报告的共同作者、美国宇航局喷气推进实验室的天体生物学家和行星科学家凯文·汉德在一份声明中说。

地球数学如何在土星卫星上发挥作用

该团队还进行了详细的统计分析，以重现卡西尼号在土卫二上发现的情况。他们检查了卡西尼号的离子和中性质谱仪收集的土星周围气体、离子和冰粒的数据。统计模型帮助团队找出各种化合物之间的细微差异。

“当试图匹配观察到的数据时，有许多潜在的拼图碎片可以拼凑在一起，”彼得说。“我们使用数学和统计模型来找出哪种拼图碎片组合最符合羽流成分并充分利用数据，而不会过度解释有限的数据集。”

虽然确定土卫二上是否可能起源于生命还有很长的路要走，但这项新研究表明，可以在地球实验室中测试这颗土星卫星上生命的化学途径。