土衛二上可能存在生命嗎？

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土衛二上可能存在生命嗎？

作者：Elizabeth Howell

編譯：艾宇熙

校對：徐鵬暉

土星擁有眾多被冰雪覆蓋的衛星，土衛二就是其中之一。NASA的「卡西尼」號航天器曾經觀測到土衛二向太空噴射出水冰晶體。經過星載質譜儀的進一步分析，人們發現土衛二的噴射物不僅僅是純凈的水冰：它們含鹽，並且摻雜氫氣和甲烷之類的有機物。

現在，更加精細的質譜數據顯示，土衛二上存在比我們先前了解的更為複雜的有機物分子。這個發現使「太陽系中除地球外也存在生命」的假設變得更為樂觀，並於近期在《自然》雜誌上發表。但是，科學家們仍不能對地外生命是否存在下定論。

圖一：土衛二極區冰晶噴發的的藝術家想像圖

圖源：NASA/JPL

有機分子常常含有碳、氫、氧、氮這些基本生命元素，形成鏈狀或環狀結構。「卡西尼」號的新發現表明，土衛二內部含有的有機物分子不僅僅是簡單鏈狀烴類，它們具有複雜的結構，而且至少還含有氧元素和氮元素。

論文的共同作者，來自美國西南研究院的Christopher Glein在接受《天空和望遠鏡》雜誌的郵件訪談時表示，這項新發現完全顛覆了人們對土衛二上有機化合物的認識。「從前，我們僅能探測到低於100原子質量單位（amu）（即相對分子質量小於100）的有機化合物，而且每個分子僅含有幾個碳原子。」Glein解釋說，「這主要是由於我們以前使用的離子與中性粒子質譜儀（Ion and Neutral Mass Spectrometer，INMS）只能檢測相對分子質量小於100的分子。我們的這項新研究中，來自『卡西尼』號宇宙塵埃分析器（Cosmic Dust Analyzer, CDA）的數據表明，土衛二上存在複雜的有機分子，相對分子質量可達數千。」

研究人員通過宇宙塵埃分析器檢測到碳氫比約為2：1的高分子量聚合物，這表明該聚合物是不飽和的，富含碳碳雙鍵或三鍵。同時，他們還發現了苯(C6H6)的衍生物——這種衍生物僅在「卡西尼」號以14 km/s的高速飛掠土衛二表面時可以檢測到。起初人們對這一現象感到奇怪，但他們隨後發現質譜儀也檢測到了高分子量陽離子，就得出了合理的解釋：土衛二含有的某種高分子量的具有環結構的有機物在質譜儀中被打碎，釋放出苯。

圖二：芘(C16H10)分子中含有四個類似苯環的結構，分子量為202。這類化合物被稱為多環芳烴，它們可能是土衛二上有機物分子的一種前體。

人們也在火星、水星和彗星上檢測到過有機物。與這些星球相比，土衛二上有機物分子含硫量低於火星，這是由於火星表面有更多可利用的硫元素，而土衛二上的大多數硫都以可溶性硫化物的形式被固定起來了，比如黃鐵礦（FeS2）；人們幾年前曾在水星上檢測到芳碳（可能以石墨的形式存在），土衛二上的芳碳也很豐富，並且同時含有氫、氮、氧元素——這或許與土衛二表面下的海洋中存在水(H2O)和氨(NH3)有關；彗星則含有更加多樣且豐富的生命前體有機化合物。

Glein對土衛二上是否有生命的問題持謹慎的態度。迄今為止，默認假設仍然是土衛二上不存在生命。「卡西尼」號之後，尚沒有下一步對土星及其衛星進行探測的計劃，因此行星科學家們在數十年之內可能都無法對這一問題給出確鑿的答案。

圖三：土衛二石核中的熱液過程可以從無機物前體中生成有機物

圖源：NASA / JPL / SSI / LPG-CNRS / Nantes-Angers / ESA

生命體傾向於選擇較輕的同位素構成自身，因此生命跡象的線索之一是有機物中碳13和碳12之比低於整顆星球中兩種同位素含量之比。另一個生命特徵是熱力學或動力學上不穩定的有機化合物，這意味著它們可能是經由某些生物過程合成的。此外，氨基酸和脂類分子的存在也暗示著存在生命的可能。

2018年7月6日

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編排：王璞

責任編輯：解仁江

牧夫新媒體編輯部

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土衛二也有生命？

圖片來源：WiKi

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