土星的一顆衞星具備生命所需的所有要素——《華爾街日報》

根據最新研究，土星一顆微小冰殼衞星下隱藏的鹹海洋擁有生命所需的所有關鍵組成部分，表明該星球具備宜居條件。

直徑約300英里的土衞二藴藏着一個深度超過30英里的全球性地下海洋。其南極持續噴發的羽流以超音速將海洋中的冰粒物質通過地殼裂縫噴射至數百英里高的太空。

這些間歇噴泉使得飛掠的航天器無需深入冰層之下就能研究土衞二海洋的化學成分。美國宇航局先前任務數據顯示，這顆衞星除了一項元素——磷元素外，已具備生命所需的所有化學基礎構件。

“我們所知的生命活動都依賴磷元素，“聖安東尼奧西南研究所地球化學家、新研究合著者克里斯托弗·格萊恩表示，“它對DNA的形成至關重要。”

研究人員在《自然》期刊週三發表的研究中報告稱，如今在源自土衞二海洋羽流的土星軌道冰粒中檢測到了這最後的生命種子。這一發現凸顯了太陽系外圍如土衞二這類海洋世界，正是我們尋找地外生命的最佳候選地之一。

迄今為止，科學家們已掌握證據表明土衞二擁有六種生命元素中的五種——據美國宇航局噴氣推進實驗室研究天體生物學的化學家摩根·凱布爾（未參與此項新研究）介紹，該星球存在碳、氫、氮、氧和硫元素。

“這次發現最終證實了’土衞二確實具備地球生命生存所需的所有基本成分，其海洋環境符合我們所知的生命宜居條件’，“她表示。她補充説明，檢測到的磷元素（在土衞二以磷酸鹽形式存在，即磷與氧結合的狀態）雖不能直接證明月球存在生命，但表明其具備維持生命的潛力。

“下一步是確認那裏是否真實存在生命，這需要未來執行專項探測任務來解答，“她指出，“但當前發現令人振奮，因為這讓土衞二成為開展此類生命搜尋更具吸引力的目標。”

這項新研究背後的團隊分析了NASA卡西尼號探測器收集的數據。該探測器在執行環繞土星、探索行星環及衞星系統的13年任務期間，曾六次近距離飛掠土衞二，最終於2017年墜入土星大氣層結束使命。

在部分飛掠過程中，卡西尼號穿越土衞二的羽狀噴流時採集了數據，同時還在穿越由逃逸出土衞二引力的羽流顆粒構成的物質帶（科學家稱為土星E環，即環繞土星的眾多行星環之一）時進行了數據收集。

卡西尼號探測器拍攝的圖像顯示了土星的三顆衞星：上方的特提斯、中央的恩克拉多斯和米瑪斯。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/AP“E環就像是土星的一個幽靈環，”格萊恩説，並補充説它比其他更明亮的行星環更為彌散。卡西尼號的一個儀器——宇宙塵埃分析儀，記錄了探測器在穿過E環和恩克拉多斯的羽流時遇到的單個微小冰粒的組成。

格萊恩和他的同事們評估了該儀器從恩克拉多斯的羽流和E環收集的約1000個數據樣本，僅發現了九顆含有磷酸鹽的顆粒。

“在[卡西尼]任務進行時，我們還沒有分析足夠多的這些冰粒來找到所謂的‘稀有鑽石’，”柏林自由大學的行星科學家、這項新研究的主要作者弗蘭克·波斯特伯格説。他補充説，最初在卡西尼號的數據中忽略了這些含磷的冰粒。

波斯特伯格説，這樣的小樣本量是意料之中的。“在六種生物必需元素中，磷在宇宙中是最稀有的，”他説。

研究人員根據新發現進行了後續實驗，模擬了恩克拉多斯海洋的條件——比地球的海洋更冷、鹽度略低且深得多。他們認為，這顆衞星的海洋中磷的含量至少是地球海洋的100倍。波斯特伯格説，這是因為地球上大部分的磷被鎖在岩石和礦物中無法利用，而恩克拉多斯海洋的化學性質使得磷能夠溶解在水中，從而可能被潛在的生命利用。

他補充説，新研究結果表明，在木星以外的其他太陽系海洋衞星（如土星的衞星泰坦或海王星的衞星特里同）的水域中也存在類似的化學條件——這意味着這些世界的海洋中也應含有溶解的磷。

波斯特伯格和格萊恩表示，強化這些發現的關鍵下一步是從土衞二和其他海洋世界收集更多數據。美國宇航局一項名為“蜻蜓”的任務計劃於2027年發射前往泰坦。另一項任務則提議於2050年左右抵達土衞二，進行軌道飛行後着陸該衞星並搜尋生命跡象，該概念於去年提出。格萊恩認為，美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡也可能在進一步揭示土衞二海洋化學特性方面發揮作用。

“事實證明，許多羽流顆粒實際上會落回衞星表面，”他説，“這有點像雪，我們認為詹姆斯·韋伯望遠鏡或許能觀測到這些顆粒的化學成分。”

聯繫作者艾琳·伍德沃德，郵箱：[email protected]

本文發表於2023年6月15日印刷版，標題為《土星衞星被發現含有維持生命所需的所有成分》。