土衛六上在哪裡尋找生命跡象？

發表在《天體生物學》(Astrobiology)雜誌上的新發現表明，在土星最大的衛星土衛六(Titan)上，大型環形山是尋找生命基石的最佳地點。土衛六是一片覆蓋著有機分子的冰雪，液態甲烷湖泊被厚厚的、朦朧的氮氣和甲烷籠罩著，這不禁讓人產生疑問：為什麼在這個奇怪的類地世界上沒有生命呢？也許是溫和的-179攝氏度(-300華氏度)的溫度在表面上有可能阻止任何生化反應的發生。但是在土衛六上有什麼地方有可能形成生物分子，比如氨基酸嗎？有一個團隊想知道答案。利用來自卡西尼號宇宙飛船和惠更斯號探測器的圖像和數據，由凱瑟琳·尼什博士領導的科學家們開始尋找泰坦表面生物分子的最佳位置。

用卡西尼觀測土衛六，在霧霾中可以看到一些填滿甲烷和乙烷的大湖。圖片：NASA/JPL–Caltech/SSI.

博科園-科學科普：我們知道，生命是以碳為基礎的，它以液態水為溶劑。土衛六的表面有豐富的富含碳的分子(碳氫化合物)，在實驗室的模擬實驗中被證明可以形成氨基酸，這是生命所需的蛋白質的基本組成部分。問題就在這裡:土衛六太冷了，液態水無法出現在地表。雖然這不是一種有利於生命的分子形成的理想場景，但還是有希望的。「卡西尼」號在土星軌道上運行了13年，它的雷達測量結果能夠探測到泰坦的光學厚度，揭示了這個神秘世界的地形。被發現的是意想不到的-土衛六是活躍的。卡西尼號的雷達設備揭示了湖泊，沙丘，山脈，河谷，和沒有許多環形山，這表明有一些過程正在發生，重新表面土衛六，填補或侵蝕舊的環形山。

發現一個與地球相似的世界，其距離是太陽的九倍，這是一件具有里程碑意義的事情。地球上有如此熟悉的景觀，哪裡是尋找生命跡象的最佳場所？儘管甲烷湖似乎是顯而易見的選擇，但內什和她的同事卻發現了火山口和冰火山(在這些地方，液態水從土衛六的冰層下噴發出來)是兩個最誘人的地方。這兩個特徵都有望將土衛六的冰殼融化成液態水，這是形成複雜生物分子的必要步驟。摩根·凱布爾博士是位於加州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室儀器系統實施和概念部分的技術專家，是「tholins」(簡單的氣體混合物受到宇宙輻射時產生的有機物)的專家。當我們把tholins和液態水混合在一起時，我們會使氨基酸變得非常快，因此任何在土衛六表面或其表面有液態水的地方都可能產生生命的前體——生物分子——這對我們所知的生命來說都很重要，這真的很令人興奮。

火山口是最好的

在土衛六上，由於低溫火山和環形山都是真正的熔點，應該把錢押在哪個特徵上呢？對於內什來說，答案是明確的環形山，儘管土衛六上沒有我們的衛星那麼多。火山口形成的原因主要有三個，首先我們很確定土衛六上有隕石坑。塌陷是一個非常常見的地質過程，我們看到的圓形特徵幾乎肯定是地表上的隕石坑。第二點是環形山可能比低溫火山產生更多的熔融，這意味著「它們需要更長的時間來凍結，所以水會保持更長時間的液態，液態水是發生複雜化學反應的關鍵。

Sotra Facula是土衛六上的一座低溫火山，這張照片是由覆蓋著紅外色彩的雷達地形繪製而成的，它展示了火山的火山口、山峰以及從冰火山流出稀薄、明亮的水流。圖片：NASA/JPL–Caltech/USGS/University of Arizona（同圖3）

最後一點是，撞擊坑產生的水應該比低溫火山的溫度要高，更熱的水意味著更快的化學反應速率，這對產生生命的分子是有保證的。水在這些環境中可以保持液態數千年，甚至更久，另一方面，低溫火山就沒那麼熱了，當一座低溫火山爆發時，它通常會在冰層融化的溫度下噴發。土衛六上的任何『熔岩』(在這種情況下，是一種淤泥狀的水)都會被大量的氨氣所覆蓋，這就會在很大程度上抑製冰點，從而使熔岩變得相當冷。

為了給這些冰冷的火山「棺材釘上最後一顆釘子」，低溫火山活動被證明是一個更加模糊和難以捉摸的過程。想像一下冰，它比水密度小，漂浮在一杯水中。當有這樣的密度對比時，想讓水浮到冰面頂部是很困難的。低溫火山是比較難做的事情，在土衛六上幾乎沒有證據證明它。事實上，在土衛六上，低溫火山活動可能並不真實。泰坦上的一個巨大的地貌，似乎有一個像火山口一樣的大窪地，這也許是我們在泰坦上有一個低溫火山的最好的例子。所以如果它真的存在的話，它就更少了。

原位測量

Sinlap(直徑112公里/70英里)，Selk(90公里/56英里)和Menrva(392公里/244英里)隕石坑，是泰坦上最大的新隕石坑，是我們最終擁有在這些隕石坑中尋找生物分子的能力的最佳地點。探測器將需要降落在土衛六上，並進行現場測量，以實現這一發現。但這些目標是未來泰坦任務的下一個候選者嗎？並不是每個人都信服。行星科學研究所的資深科學家David Grinspoon博士說：即使有這樣的結果，我們也不知道去哪裡搜索，我不會用它來指導我們去泰坦的下一個任務，這是不成熟的。相反，Grinspoon希望在泰坦上找到更多的地方，因為我們對這顆行星的了解實在太少了，所以我們更有必要先對一系列環境進行描述。然而，儘管土衛六令人困惑，在這個寒冷的世界上尋找生命的基石需要從某處開始，而這項研究的結果給我們的不是一個，而是三個潛在的候選者，在哪裡開始搜尋，希望還有更多的機會。

博科園-科學科普｜參考期刊：天體生物學

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