土卫六上可能形成原细胞

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翻译：贺玉影

校对：牧夫校对组

编排：胡暖暖

后台：朱宸宇

https://phys.org/news/2025-07-path-protocells-saturn-moon-titan.html

土卫六上的碳氢化合物湖和甲烷雨云。图源：Jenny McElligott / eMITS

美国航天局的研究表明，类似细胞的结构——囊泡——可能在土卫六的湖中自然形成。

*囊泡（vesicle）又称小泡，在细胞生物学中指一类细胞内体积相对较小，有特殊内含物的封闭囊状构造，其外围由至少一层的脂质双层分子膜（单位膜）包围而成，用来存放、消化、转运物质（例如细胞产物或废物）。

土卫六是除地球之外唯一的已知地表存在液体的天体。不过，土卫六的湖和海中并非充盈着水，而是乙烷和甲烷等液态烃类。

就我们目前的了解，在地球上，液态水对生命的起源至关重要。许多天体生物学家猜测，土卫六的这些液体是否也能提供一个环境，用于生命所需分子的形成——无论是我们已知的生命形式，还是未知的其他形式。

这一新研究成果发表在《国际天体生物学杂志》，基于我们目前对土卫六的大气和化学的了解，简述了土卫六可能自发形成稳定囊泡的过程。这种结构的形成是构建活细胞或原细胞（protocells）前身的重要步骤。

这一过程涉及一种叫做两亲分子（amphiphiles）的分子，在合适的条件下它们可以自我组织形成囊泡。在地球上，这类分子具有两个部分：一头疏水（怕水），另一头亲水（喜水）。当它们处于水中时，这类分子会成组聚集、形成类似肥皂泡的球体，亲水的部分朝外、与水相接触，以此“保护”球体内部疏水的部分。在合适的条件下，可以形成类似细胞的双层球体，其双层的膜当中裹着一小包水。

但是在考虑土卫六上囊泡的形成时，研究人员必须考虑一个与原始地球截然不同的环境。

土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系中第二大的卫星。它还是太阳系唯一一颗拥有厚实的大气层的卫星。

土卫六那朦胧的金色大气层让它在人类历史上的大部分时间里都被笼罩在神秘之中。不过，当2004年美国航天局的卡西尼号飞船抵达土星后，我们对土卫六的认识永远地改变了。

因为卡西尼号，我们现在知道土卫六拥有复杂的气象循环，至今仍积极地影响着它的表面。土卫六的大气主要由氮组成，但也含有大量甲烷。这些甲烷形成云和降雨，降落到表面，造成侵蚀并形成河道，填满湖泊和海洋。然后，这些液体在阳光下蒸发，再次形成云层。

这一大气活动也使得复杂的化学反应得以发生。来自太阳的能量分解了甲烷这样的分子，它们的碎片重新组合成了复杂的有机分子。许多天体生物学家认为，这一化学反应可以告诉我们生命起源所需的分子是如何在早期地球上形成和进化的。

这项新研究通过重点研究雨滴飞溅到海面上的水滴，探讨了在土卫六碳氢化合物湖泊和海洋冰冻的条件下如何形成囊泡。在土卫六上，飞溅的水滴和海洋表面都可能被数层两亲分子包裹。如果水滴落在池塘表面，两层两亲分子就会相遇，形成双层的囊泡，将原本那滴水包起来。随着时间的推移，许多这样的囊泡会散布在整个池塘中，并在进化过程中相互影响和竞争，最终形成原始的原细胞。

如果这一理论为真，它将增加我们对形成生命的条件的理解。

美国航天局戈达德航天中心（位于美国马里兰州格林贝尔特）的康纳·尼克松解释道：“土卫六上囊泡的存在将提高土卫六环境的秩序和复杂性，而秩序和复杂性是生命起源的必要条件。我们对这些新想法感到兴奋，因为它们可以开辟土卫六研究的新方向，并可能改变我们未来在土卫六上寻找生命的方式。”

美国航天局首次飞往土卫六的任务是即将执行的 “蜻蜓 ”号旋翼飞行器，它将探索土卫六的表面。虽然土卫六的湖泊和海洋不是 “蜻蜓 ”号的目的地（而且它也不会携带探测此类囊泡所需的光散射仪器），但它将点到点地飞行、研究土卫六的表面成分，进行大气和地球物理测量，并确定土卫六环境的可居住性特征。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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2022年11月4日，韦布空间望远镜近红外相机（NIRCam）拍摄了土星六，这是土卫六第一张韦布图像。

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