土卫二冰下海洋能养活地球微生物？两项新研究给出新认识

土卫二，这颗土星身边的小冰球，可能是太阳系里最让天体生物学家心动的角落之一。它的南极不断喷出咸味冰粒，暗示冰壳之下藏着一片地下海洋——而那片海里，也许具备孕育生命的原料。最近两项发表在《科学进展》上的研究，让人类对这颗卫星"能不能住"以及"怎么查"这两个问题，都有了新的认识。

其中一项研究显示，一种地球微生物，能在模拟土卫二海洋的环境里活下来。另一项研究则发现，如果那片水世界里真有生命，它在样本里可能比我们原先以为的更容易被认出来。

"这对寻找生命来说是个好消息。"柏林自由大学行星科学家、两项研究的共同作者Frank Postberg说。未来飞过去采集羽流粒子的探测器，用现有技术就能"相对容易地"识别出生命迹象。

一张图看懂：土卫二为什么值得盯

先把这颗卫星的"人设"理清楚。土卫二是土星已知293颗卫星中的一颗。它最出名的动作，是从南极喷出咸味冰——这些冰粒不是从表面刮下来的，而是从冰壳下面的海洋里，一路被带上太空的。

换句话说，探测器不用钻透冰壳，只要从羽流里"捞"一把，就可能直接摸到地下海洋的物质。这也是为什么它一直是天体生物学家最爱的目标之一。

而这次的新研究，正好从两个方向给这份期待添了料：一边是"那里能不能养活生命"，一边是"我们能不能查得出来"。

把地球深海微生物，扔进"假土卫二海水"里

第一项研究的主角，是一种叫Methanothermococcus okinawensis的微生物。它是一种产甲烷、喜高温的古菌，天然生活在深海热液喷口附近。

研究人员把它放进一锅实验室调配的溶液里：水、盐、碳酸盐，再加上粉末状的岩石，用来模拟土卫二海底——具体说，是那里的热液喷口环境。这锅"汤"里氧气很少，pH值达到11，属于强碱性，大多数已知生物都扛不住这种条件。

但M. okinawensis撑住了。它在模拟土卫二的海水里生长起来，适应了溶液中低浓度的二氧化碳，并利用水与岩石反应产生的氢气给自己"供能"。这个过程涉及一种叫产甲烷作用的生物过程，副产物就是甲烷。

"这真的让我们很意外。"柏林自由大学行星科学家、两项研究的共同作者Nozair Khawaja在声明中说，"这是一个我们没料到会有如此成功结果的实验。"

英国开放大学行星地球科学家David Rothery没有参与这项研究，他告诉《卫报》的Ian Sample：既然产甲烷作用在模拟的土卫二海洋里是可能的，这项研究"又移除了一个阻碍那里微生物生存的障碍"。

顺带一提：还有一种"不怕烫"的生命

说到耐热，最近还发现了一种叫"火变形虫"的生物，同样能在滚烫的温度下存活。和古菌不同，变形虫属于更复杂的一类生命——真核生物，细胞里有细胞核、线粒体这类有膜包裹的细胞器。这种火变形虫能在147摄氏度的高温里游动，为复杂生命刷新了一项耐热纪录。

不过要注意，这只是个"顺带一提"的冷知识，和土卫二那项研究是两回事。

第二个问题：就算有生命，我们捞得着吗？

另一项研究关心的，是探测难度。此前的研究推测，当气泡升到海洋顶部破裂后，水蒸气会带着液滴穿过外层冰壳的裂缝，一路喷进太空，形成那些著名的羽流。

研究人员用实验室实验加上热力学计算，发现了一个和以往想法相反的结果：这些液滴冻结得很慢，导致其中大部分溶解的成分会彼此分离。也就是说，每个冻结液滴里的盐和有机物质，会各自聚集在明确的位置，而不是混成一团。

更进一步，液滴在飞向太空的途中高速撞上冰壳时，很可能会碎裂。这样一来，喷出的冰粒里，可能每一颗都只含有一种高度浓缩的物质。

"在羽流颗粒中，每一种分离出来的化合物，都能在相对很小一部分冰粒里以大幅升高的浓度被找到。"研究人员在论文中写道，"这对未来调查土卫二宜居潜力的羽流采样任务来说是好消息——前提是它们能够对冰粒进行逐个采样和分析。"

这对寻找外星生命的科学家来说同样是好消息。土卫二羽流颗粒中某些浓缩、分离的物质，可能就是生命的迹象。

那么，航天器要怎么收集这些信息量丰富的冰粒呢？我们其实已经做过了。由NASA、欧洲空间局和意大利空间局联合开展的卡西尼-惠更斯任务，已于2017年结束，当年就曾派出探测器穿过这些羽流采集样本。如今，欧洲空间局希望其L4任务能在未来几十年内追随它的脚步。

"看到新研究推动我们的认识更进一步，并为这颗小小的冰封世界的潜在宜居性提供了更多证据，真是太好了。"英国开放大学行星地球化学家Rachael Hamp没有参与这两项研究，她告诉《卫报》，"我认为这会让欧洲空间局提议的土卫二任务更加令人兴奋。"