新研究发现土卫二正在喷发有机分子

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原创：Jeff Hecht

翻译：李思绮

审核：牧夫天文校对组

美编：赵书晨

后台：李子琦

原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/new-study-identifies-organic-molecules-spewing-from-saturns-icy-moon-enceladus/

土卫二喷发出的有机分子为土星冰封海洋的宜居性带来了新的希望。

在 2017年任务结束之前，卡西尼号曾多次飞越土卫二喷发的冰柱。它们来自土卫二表面以下的海洋。

卡西尼探测器在土卫二的冰封表层下发现海洋二十年以后，一项对历史数据的新研究暗示该卫星可能具备更高的宜居性。这一发现来源于一份记录冰粒从喷发到撞击卡西尼探测器过程的数据，其中揭示了此前从未在土卫二上观测到的有机化合物。

这项发现并不是外星生命存在或土卫二可能宜居的明确证明，行星科学家诺扎伊尔·卡瓦加（柏林自由大学）指出，但是它具有很强的暗示性。欧洲空间局在这一发现的鼓舞下启动了名为L4的宏伟任务——在土卫二上寻找生命的迹象。按计划，L4探测器将在2040到2042年间发射，于大概2050年到达土卫二，其任务包含环绕土卫二、登陆并采样土卫二的地下海，以及顺访土星的其他卫星。

卡西尼号花了13年探索土星及其卫星，其间多次飞越土卫二和土星的E环（该环带有收集来自土卫二冰羽流的喷发物）。卡瓦加自从2012年开始攻读博士学位起，便开始对卡西尼号的宇宙尘埃分析仪（CDA）质谱仪采集的数据进行分析，以探索土卫二海洋的物质构成。

卡瓦加最初使用的是CDA质谱仪新鲜出炉的数据。当时，大部分采集的尘埃来自于E环，其撞击传感器的速度不超过12千米/秒。当卡西尼号接近从海洋里直接喷发出来的粒子时，传感器所感受到的撞击速度更高，上限为18千米/秒。

通过对比不同区域的撞击速度，卡瓦加发现来自E环的尘埃含有水分子的特征，而这些特征模糊了卡瓦加希望看见的有机化合物的信号。但是，刚从冰羽流里喷发出来的粒子并没有此类干扰。

他还发现撞击速度与撞击粒子在太空中停留的时间有关：速度较慢的粒子来源于地下海的喷射，之后被E环捕获，在太空中严酷的环境下待了数年；而速度更快的粒子于从土卫二表面喷发后几分钟内就撞上了卡西尼号。由此可见，这些高速粒子在被探测到时仍保留着在土卫二形成的分子结构。

在卡西尼探测器于2017年9月15日结束任务之后，新的观测已经无法继续进行，但仍有大量的未被分析的数据。卡瓦加的团队通过筛选这些数据来寻找探测器最接近羽流喷发源的测量记录——这些地方最有可能看到更多的有机分子。

在研究2008年某次冰羽流喷发后几分钟内采集的数据时，“我们发现了前所未见的有机化合物的记录，”卡瓦加（10月1日《Nature Astronomy》中一篇论文的第一作者）说。

他的团队辨认出了多种分子，包括碳原子链与含氧碳环体系。这些分子是构成更复杂有机分子的前提，例如嘧啶类物质，一种近期也在小行星101955的上被发现的物质。卡瓦加推测，这些分子形成的环境可能与地球海洋深处热液喷口附近类似。

未参与该研究的安德鲁·科茨（伦敦大学学院）表示，这些研究成果"进一步佐证"了土卫二地下海洋的岩质或砂质基底可能正在发生复杂化学反应。他补充说道：“现在我觉得土卫二和木卫三的宜居可能性很高。”

目前正有两个探测器正奔往木星和同样拥有地下海洋的木卫二：欧空局于2023年四月发射的JUICE探测器与NASA一年后发射的Europa Clipper任务（后者预计于2030年开始收集数据），两项任务均搭载了新一代的探测器和质谱仪。而计划于2050年抵达目的地而L4探测器将使用更加先进的技术以及卡瓦加正在构建的实验室模型探测土卫二。

责任编辑：周学云

牧夫新媒体编辑部

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图源：NASA

蝙蝠星云

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