
一项新的研究报告称,科学家们在土星卫星土卫二的海洋喷雾中发现了高浓度的磷,这是首次在地外海水中发现这种生命的基本成分。
这一突破表明,土卫二上储存着我们所知道的支持生命的所有合适物质,并暗示磷可能存在于远离地球的其他可能的海洋世界,比如海王星的卫星海卫一或矮行星冥王星。在这一点上,没有人知道这些地方是否真的有外星人居住,但新的结果支持了可居住条件可能在太阳系中很常见的证据,可能在太阳系之外。
土卫二是一个很小的冰世界,直径约300英里,但它的面积不足,但它诱人的地下海洋弥补了这一点。尽管它的海洋环境隐藏在月球冰冷的外壳之下,但表面的间歇泉仍会喷出大量海水。美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船于2017年结束了它的任务,在绕土星轨道运行的最后几年里,它幸运地舀起了一些冰冻的月球汁液,让人们对地外海洋的内容有了前所未有的了解。
现在,由Freie Universit?t Berlin的行星科学家弗兰克·波斯特伯格(Frank Postberg)领导的研究人员发现,卡西尼号从土星外e环捕获的冰粒中含有丰富的磷盐,即磷酸钠。土星外e环主要由土卫二羽流的来源提供。此外,研究小组发现,土卫二海洋中的磷酸盐浓度是地球海洋栖息地的100倍,这表明土卫二地下海洋并不缺乏这种关键元素。
“在此之前,土卫二已经被认为是一个非常适合居住的地方,”波斯特伯格在与Motherboard的电话中说。“海洋的环境似乎对生命很有利。海底很可能有热液喷口系统,可以作为能量来源,所以你不需要阳光。我们之前在羽流中释放的冰和蒸汽中检测到丰富多样的有机化合物。”
“缺失的成分是磷,”他接着说。“这就是为什么磷得到了很多关注,因为它是卡西尼号唯一没有探测到的元素,而且被认为是至关重要的。”
事实上,在这项新研究之前,科学家们已经证明,土卫二的海洋包含了我们所知道的生命所需的六种主要元素中的五种——碳、氢、氮、氧和硫——而磷则是这个生物基本之谜中缺失的一块。磷在许多生命过程中发挥着重要作用,比如细胞内的能量转移以及DNA和细胞膜的稳定性,但它也是生命工具箱中最难以捉摸的元素。
因此,在土卫二海洋环境中发现磷酸盐已经满足了“通常被认为是最严格的宜居性要求”,并表明“土卫二的海洋可能是外太阳系大部分地下海洋中磷含量高的预兆,”该研究小组周三发表在《自然》杂志上。
波斯特伯格说:“这基本上是最终确定土卫二海洋毫无疑问适合居住所需要的最后一部分。”“当然,宜居并不意味着有人居住。这些磷不是来自于任何生命形式。它不是由生命产生的。它只是一种成分,至少对地球来说,是生命出现的必要条件。”
波士伯格和他的同事们花了数年时间仔细研究卡西尼号上的宇宙尘埃分析仪(CDA)捕获的数据,这种仪器不是用来寻找生命的,但可以高精度地检测极小颗粒的性质和组成。
波斯特伯格说,他们检测到的磷酸钠是“我们得到的惊喜之一”,尽管卡西尼号样本中高浓度的化合物提出了一个问题,即土卫二海洋中磷的含量为何比地球海洋丰富得多。
为了揭开这个谜团,波斯特伯格的团队利用模拟海水和富含矿物质的岩石,在实验室条件下重建了一个类似土卫二的环境。这些实验表明,土卫二有一个富含碳酸盐的所谓“苏打海洋”,可以加速岩石中的磷溶解到海洋环境中。
这些苏打海洋可能在遥远的太阳系中形成的世界中很常见,在被称为二氧化碳(CO2)雪线的边界之外,这标志着二氧化碳冻结成冰。因此,在这些外部荒野中合并的行星体通常含有大量的二氧化碳冰,这些冰最终为苏打海洋提供了碳酸盐的来源,就像土卫二内部的那样。
波斯特伯格说:“苏打海洋中有很多碳酸盐,可以将岩石中的磷酸盐释放到海洋中,从而为生命的形成提供了条件。”“生命从岩石中释放磷酸盐要困难得多,或者几乎不可能,但如果它溶解在海洋中,这对宜居性至关重要。”
“这就是为什么它的意义超出了土卫二,”他补充说。“如果在其他地方有海洋卫星,远离太阳,它们有二氧化碳作为建筑材料,那么这些海洋也应该富含磷酸盐。总的来说,这对宇宙中的可居住性来说是个好消息,尤其是对我们太阳系中的海洋世界来说。”
换句话说,土卫二是我们所知道的第一个含有海洋磷酸盐的地外世界,但它可能不是我们发现这些生命物质的最后一个地方。木星的卫星,包括木卫二和木卫三,是许多可能拥有宜居海洋的星球之一。为此,欧洲航天局最近发射了JUICE航天器来研究木星的卫星,而美国宇航局的木卫二快船任务将于2024年前往其同名目标。
科学家们提出了前往土卫二的新任务,这次是使用生命探测仪器,但到目前为止,这些概念还没有获得批准。也就是说,如果我们最终重返这颗小小的土星卫星,我们最终可能会回答科学界最轰动的谜团:我们在宇宙中是孤独的吗?
“我们可以用今天的技术建造一艘宇宙飞船,然后把它送到土卫二上,回答这个问题:这个地方是否真的有人居住?”Postberg说。“因此,在下一次任务中,我们很可能会得到这个问题的答案。”
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