自从科学家们发现土卫二(土星的一颗卫星)喷发出水柱的那一刻起,它就成为了太阳系中最令人向往的、寻找地球以外生命的地方。
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现在,研究人员发现,生活在日本附近深海的生物能够适应土卫二冰壳下咸水海洋的恶劣环境,这使得这一论点更具说服力。
这些微生物生活在海底热液喷口附近,它们通过将氢气和二氧化碳转化为甲烷而繁衍生息。它们能够在模拟土卫六海洋的盐水环境中生存下来。这项研究表明,这个遥远的世界或许适宜居住,即便并非完全适宜,但至少对某些生命形式而言是如此。
“如果我们采用我们今天在地球上所理解的细胞生命定义,实验告诉我们,如果这种生物体或类似生物体存在于土卫二上,它很有可能能够生存下来,”慕尼黑路德维希-马克西米利安大学地球微生物学教授威廉·奥尔西说。
土星拥有的卫星数量比太阳系中任何其他行星都多,已知围绕这颗气态巨行星运行的卫星近300颗。两个多世纪以来,直径300英里的冰球——土卫二——似乎并不特别引人注目。但随着无人探测器的到来,情况发生了改变。
自2000年代以来,美国宇航局的卡西尼号探测器以及最近的詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测表明,土卫二喷出巨大的水蒸气和冰粒羽流,并且有证据表明其冰冻地壳下存在巨大的咸水海洋。
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人们认为海底遍布着热液喷口,这些喷口会加热周围的海水。去年,科学家们在卡西尼号探测器飞越土卫二壮观的喷流时采集的样本中发现了有机物质。
奥尔西和他的同事们想看看能否在实验室里模拟出土卫二海洋的微缩模型进行研究。他们将水与盐类和碳酸盐混合,并添加岩石粉末,不仅重现了海洋的极端碱性环境,还模拟了水与岩石海底之间发生的关键反应。
岩石与水的反应非常活跃,足以开始产生氢气,这一过程似乎也发生在土卫二的海洋中。这让研究人员不禁思考,地球上的微生物——产甲烷菌——是否也能在这种溶液中生存。这些微生物通过将氢气和二氧化碳转化为甲烷而存活。“这只是一个大胆的尝试,”奥尔西说道。
为了找到答案,科学家们将目光转向了最初在日本和台湾之间的冲绳海槽深海热液喷口附近发现的微生物。热液喷口是海底的温泉,会释放出富含矿物质的热水。
令人惊讶的是,尽管模拟海洋的pH值高达11,远高于这些微生物已知的耐受极限,但这些微生物仍然能够生长。它们甚至调整了自身的代谢方式,以适应水中低浓度的二氧化碳。相关细节发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。
英国开放大学行星地球科学教授大卫·罗瑟里表示,这项研究表明,在模拟的土卫二海洋中,甲烷生成(维持微生物生存的过程)是可能的,这“消除了微生物在那里生存的又一个障碍”。
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奥尔西强调,如果土卫二上真的进化出了生命,那它可能与地球上的生命截然不同。即使类似的微生物真的出现了,目前还不清楚产甲烷微生物能否在土卫二的海洋中生存:他的实验只持续了几天。“它们能存活一年吗?能存活一百万年吗?我们不知道。”奥尔西说道。
柏林自由大学行星科学教授弗兰克·波斯特伯格表示,这对寻找生命来说将是“好消息”,他说,以今天的技术,识别生命迹象相对容易。
土卫二引人入胜的科学发现激发了人们对重返土卫二的浓厚兴趣。欧洲航天局的L4任务计划将土星轨道器与土卫二着陆器相结合,着陆器将在土卫二南极着陆,并搜寻其海洋喷发物中的生物特征。但科学家们面临着漫长的等待:发射计划在2042年左右进行,这意味着它要到2050年代才能抵达土星。
同样来自开放大学的雷切尔·汉普博士也曾研究过土卫二的喷流,她说:“看到新的研究进一步加深我们对土卫二的了解,并为这颗冰冷小行星的潜在宜居性提供更多证据,真是太棒了。我认为这让欧洲航天局提出的土卫二探测任务更加令人兴奋。”
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