土星卫星土卫二拥有生命所需所有关键成分,可能有生命存在

2023/06/15 06:16来源:第三方供稿

根据最新研究,围绕土星运行的土卫二冰壳下的咸水海洋,含有生命的所有关键组成部分,表明这个世界有可能是适合生命诞生的,据华尔街日报。

土卫二

土卫二又称恩克拉多斯(Enceladus),是一颗直径约300英里的卫星,拥有一个超过30英里深的地下海洋。其南极持续喷发的羽流,以超音速的速度将海洋中的冰粒碎片,喷入太空数百英里。

"羽流"是流体力学中的一个概念,通常指的是由于流体的速度、压力、温度等性质的不均匀分布,导致的流体内部存在着各种复杂的流动现象。这种现象往往表现为流体内部的速度、压力、温度等物理量在空间上的分布呈现出非常复杂的结构,这些结构有时候会形成类似于"羽毛"的形状,因此得名"羽流"。

这些间歇泉,使飞过的航天器能够研究恩克拉多斯海洋的化学构成,而不必深入到冰层之下。之前美国国家航空和航天局的数据表明,这颗卫星拥有生命形成所需的每一种化学成分,除了重要的磷。

圣安东尼奥西南研究所的地球化学家、这项新工作的共同作者克里斯托弗·格莱恩说:"我们所知道的生命没有磷就无法运作,磷对你的DNA绝对是至关重要的。"

现在,研究人员在周三发表在《自然》杂志上的一项研究中报告说,在围绕土星运行的冰冷粒子中检测到了磷,这些粒子来自于恩克拉多斯的海洋羽流。这一发现说明,外太阳系中像恩克拉多斯这样的海洋世界,是在我们的行星附近寻找生命的最佳地点之一。

美国宇航局喷气推进实验室研究天体生物学的化学家摩根·凯布尔说,之前科学家知道恩克拉多斯含有六种基本元素中的五种,碳、氢、氮、氧和硫。她说,这次的发现,说明"恩克拉多斯确实有典型地球生命需要的所有成分,那里的海洋适合于我们所知的生命。"

她说,在恩克拉多斯发现的以磷酸盐的形式出现的磷,并不一定表明卫星上有生命,但生命可以在上面维持,"下一步是要弄清楚上面是否真的有生命,需要未来新的任务来回答这个问题。"

来自卡西尼号航天器的图像显示了土星的三个卫星: 土卫三(上)、土卫二(中)和土卫一(下)。

这项新研究背后的研究小组,检查了美国宇航局卡西尼号航天器收集的信息,这个航天器在环绕土星并探索环和卫星家族的13年任务中,完成了6次左右的恩克拉多斯近距离飞行。

卡西尼号航天器在2017年执行了最后一次任务,进入土星大气层。

在一些飞越过程中,卡西尼号在穿过卫星的羽流,还有由逃避恩克拉多斯引力的羽流颗粒组成的行星环时收集了数据,科学家称之为土星的E环,土星有很多环。

格莱恩说:"E环有点像土星的幽灵环。"

他说E环比其他更明亮的行星环更加分散。卡西尼号的仪器之一,宇宙尘埃分析仪,记录了航天器在通过E环和恩克拉多斯的羽流时,遇到的单个微小冰粒成分。

E环和他的同事评估了仪器从恩克拉多斯的羽流和E环收集的大约1000个数据样本,发现只有9个颗粒含有磷酸盐。

柏林自由大学的行星科学家、新研究的主要作者弗兰克·波斯特伯格说,含磷的冰粒最初在卡西尼号的数据中被忽略了。

波斯特伯格说,这种小的样本量是可以预期的。他说:"在六种生物必需元素中,磷是迄今为止宇宙中最稀有的。"

研究人员根据新的发现做了后续实验,以模拟恩克拉多斯海洋的条件,结论是比我们的海洋更冷,盐度略低,而且更深。他们认为,土卫二海洋中的磷含量至少是地球上海洋的100倍。

波斯特伯格说,这是因为我们星球上的大部分磷被锁在岩石和矿物中,无法使用,而恩克拉多斯海洋的化学特性使这种元素能够溶解在水中,然后被潜在的生命所利用。

他补充说,新的结果表明,类似的化学条件也存在于木星以外的太阳系其他海洋卫星的水中,比如土星的卫星泰坦(Titan)或海王星的卫星海卫一(Triton) ,这意味着这些行星的海洋中也有溶解的磷。

科学家说,加强这些发现的下一个关键,是收集来自恩克拉多斯和其他海洋世界的更多数据。美国宇航局一项名为 "蜻蜓 "的任务,计划于2027年发射航天器到土卫六。另一项任务,将在2050年发射航天器到达恩克拉多斯,在轨道上运行,然后在卫星上着陆,寻找生命,这个任务在去年被作为一个概念提出。

詹姆斯-韦伯太空望远镜,也可以在揭示恩克拉多斯海洋化学的更多信息方面发挥作用。格莱恩说,"事实证明,很多羽流的颗粒实际上落回了月球的表面。它有点像雪,我们认为这些颗粒的化学成分可能会被詹姆斯-韦伯观测到。"

编辑:夏洛特