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土卫二恩赛勒达斯可能是除地球之外最适合已知生命形式存在的地方

美国航太总署的卡西尼号太空船在2017年9月15日冲入土星自毁,这张影像是卡西尼号所拍摄的告别作之一,可以看到冰冷的土卫二沉没在土星后方。 PHOTOGRAPH

美国航太总署的卡西尼号太空船在2017年9月15日冲入土星自毁,这张影像是卡西尼号所拍摄的告别作之一,可以看到冰冷的土卫二沉没在土星后方。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE

在9月14日发布的卡西尼号影像中,可以看到土卫二在明亮土星的照耀下,呈现出细细的新月形状。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, S

在9月14日发布的卡西尼号影像中,可以看到土卫二在明亮土星的照耀下,呈现出细细的新月形状。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, SPACE SCIENCE INSTITUTE

在这张美国航太总署(NASA)卡西尼号太空船所拍摄的影像中,可以看到土卫二上的间歇泉正往外喷发出冰冻物质。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CA

在这张美国航太总署(NASA)卡西尼号太空船所拍摄的影像中,可以看到土卫二上的间歇泉正往外喷发出冰冻物质。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE

在这张卡西尼号所拍摄的影像中,可以看到土卫二的冰壳裂纹沿着南极地区蜿蜒。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIEN

在这张卡西尼号所拍摄的影像中,可以看到土卫二的冰壳裂纹沿着南极地区蜿蜒。 PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:林宇威):卡西尼号太空船(Cassini)虽然已经功成身退,但它所传回的讯息显示土卫二恩赛勒达斯(Enceladus)可能是除了地球之外,最适合已知生命形式存在之处!

在小小的土卫二上,有着持续喷发的盐水喷泉,往太空喷出各式各样稀奇古怪的东西,包含了水、冰和矽,甚至是简单的含碳化合物,其中很多是我们所熟知生命形式的必要成分。

已经功成身退的卡西尼号太空船送回许多宝贵数据,最近科学家研究这些资料,有了更有趣的新发现──由上百个原子排列成环状和链状的大型有机化合物。这是目前为止在土卫二上发现最复杂的有机分子,让土卫二击败了木卫二欧罗巴(Europa),跻身成为太阳系内最有可能存在地外生命之处。

「就我们目前所知,土卫二是我们寻找外星生命的绝佳地点,或许现在土卫二的海洋中就有微生物存在,」康乃尔大学(Cornell University)的乔纳森.陆奈恩(Jonathan Lunine)如此表示。

2005年底,探索土星的卡西尼号太空船在土卫二上发现冰喷泉,让科学家惊喜不已。从土卫二南极地区裂纹喷出的海水,源自于土卫二冰壳下方冰封的全球性海洋。科学家多年来一直在研究这些喷流,计算土卫二海洋的盐度和酸度,并发现其中含有甲烷等有机化合物,他们认为海床上的深海热泉为喷流提供了热能和能量。

但这次新发现的复杂分子,却为科学家带来新的疑惑。究竟它们源自无生命的化学反应,还是暗示着外星生命的存在呢?

「我们还无法回答这个重要却难解的问题,但可以肯定的是,土卫二上必定有些活动产生了复杂的有机化合物,因此我们才能从太空中侦测到,」德国海德堡大学(University of Heidelberg)的法兰克.波斯特伯格(Frank Postberg)如此表示,由他担任第一作者的这篇论文于2018年5月22日发表在是《自然》(Nature)期刊上。

「土卫二往卡西尼号太空船喷出大量高浓度的有机物,这个发现实在太令人振奋了!」

尘埃探测器

虽然卡西尼号太空船在去年9月冲进土星,结束探索土星系统的任务,但它传回的大量资料,仍蕴藏着许多宝藏,等待我们去发掘。

这些资料包含了卡西尼号太空船飞掠土星环E环附近时,所收集到的数据。有如丝带一般薄而透明的E环,是由土卫二喷出的尘埃与冰粒所构成。当卡西尼号从E环边缘飞掠时,太空船上探测宇宙尘埃的仪器与E环微粒发生碰撞,传回有关微粒成分的资讯。

波斯特伯格和他的同事决定,针对卡西尼号在2004年至2008年间飞掠E环时所收集到的资料进行研究,因为在这段期间内,仪器受到其它太阳系行星际尘埃的污染最少。卡西尼号在15次飞掠中,收集并分析了大约1万个尘埃微粒。波斯特伯格和同事分析其中约1%的微粒,发现了复杂有机化合物的迹象。

他说:「这简直就像是大海捞针。」

这些含碳的大型分子附着在土卫二喷发出的水冰颗粒上,一起被喷进太空。卡西尼号飞掠而过,撞击并收集这些颗粒。此外,波斯特伯格表示,这些大型化合物可能还只是更巨型分子的碎片,而这些巨型分子原子量甚至高达数千。

漂浮的薄膜

这是我们首度在土卫二发现这么大型的有机物。之前卡西尼号曾经侦测到较轻的气体分子,像是含有一到两个碳原子和几个氢原子的甲烷和乙烷,这些分子的重量大约是15个原子质量单位。

但这次探测到的新分子,重量约200个原子质量单位,含有7到15个碳原子和少量氢原子,甚至还有氮原子和氧原子。

美国航太总署喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的摩根.凯伯(Morgan Cable)一直尝试在地球上一些看起来不可能有生命存在的地方寻找生命踪迹,他说:「虽然我们之前也曾在地球以外发现大型分子,但这还是首度在液态水海洋中侦测到它们。」

「许多大型有机分子无法在液态水中长时间保持稳定状态,因此,下个问题就是──这些有机分子到底源自何处?」

波斯特伯格和同事们都认为,这些大型有机物可能在刚形成后,就浮到土卫二地下海洋的最上层,然后漂浮到南极地区的喷水裂缝附近。这样一来,它们就可以附着在冰粒上,随着从海床升起的气泡一起进入太空。

凯伯表示:「在地球海洋的最上层,也有一层由有机分子形成的薄膜──你可以把它想像成一个由生物及相关副产物所构成的『浮油层』,覆盖住相当大一部份的海洋。现在看起来,土卫二上可能也有这样的薄膜。问题是:这层薄膜也是由生物构成的吗?」

埋伏以待

这次的发现虽然让人非常兴奋,但大量的含碳有机物并不能证明生命存在。很多化学过程也能形成类似的结构,并不一定得要靠地外生命代谢这种机制。

「这些有机物是在海底的岩石与水交界处,由与生物无关的作用所形成的吗?还是微生物的代谢产物呢?这是个大问题,」陆奈恩表示。

基本上,这些分子让科学家知道,土卫二冰壳下方的环境能进行极为复杂的化学反应。但是这些化学反应究竟是完全独立于生命,只是藉由化学和地质因素所产生?是生命起源之前的混沌混合物?正在形成的外星微生物?还是已经存在土卫二海洋中的生命形式所产生的废物?这些疑问到目前都还没有解答。

陆奈恩说:「我们应该尽快重返土卫二,它正等待我们去探索。想想看,可不是随便到哪里,都有喷射到太空的微生物大便能让我们分析。」

我们已经有了能够解开这些疑问的仪器,只需要来趟土卫二的来回之旅就可以了。陆奈恩和同事们设计了『土卫二生命寻找器』(Enceladus Life Finder),原本应该会在不久后升空,但美国航太总署拒绝资助这项计画。

不过用不了多久,即将有艘太空船前往另一颗冰冻海洋星球——木卫二。科学家们还不清楚在那片外星海洋中,有些什么正在发生的化学反应,也不知道那里是否和地球一样,充满已知生命形式的必要成分。

但目前看来,无论是科学家还是土卫二都只能等下去。希望不久后的某天,我们就不再需要靠研究档案资料,来回答人类最迫切的问题,而是可以真正前往这个极具潜力的目标,即时解开谜题。




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