土衛(wèi)二可能有生命存在？元素磷十分重要

土衛(wèi)二海洋中可能富含磷，但更需直接驗(yàn)證

生命所需的元素可能存在于土衛(wèi)二的海洋中。

不久前，得益于對(duì)土衛(wèi)二海洋化學(xué)的新理解，這顆衛(wèi)星上存在生命的可能性增加了。

藝術(shù)家描繪的土衛(wèi)二上的羽流。 （圖片來(lái)源：NASA / JPL-Caltech）

新研究顯示，土星衛(wèi)星土衛(wèi)二內(nèi)部的海洋可能富含生命所需的重要元素磷。磷是生命生物化學(xué)的重要組成部分。例如：它與糖結(jié)合，為DNA提供“骨架”，將四種核苷酸鍵合到雙螺旋上。磷也存在于細(xì)胞膜和骨骼，以及一種名為三磷酸腺苷的分子中，該分子將代謝能量傳遞到身體各處。然而，先前的研究表明，土衛(wèi)二上的磷會(huì)很少。

科學(xué)家們通過(guò)噴出“虎紋”（土衛(wèi)二冰面上深深的通風(fēng)口）的巨大水間歇泉初步了解到其海洋的組成。在2017年任務(wù)結(jié)束之前，NASA的卡西尼號(hào)太空船多次飛過(guò)并“品嘗”了這些間歇泉，分析其化學(xué)成分。該航天器檢測(cè)到了對(duì)生命至關(guān)重要的元素和分子，包括甲烷等有機(jī)分子，以及氨、碳、氮、氧和可能的硫化氫。

然而，磷卻明顯缺失。2018年，哈佛大學(xué)的馬那斯維·林加姆和阿維·羅卜研究得出，土衛(wèi)二海洋中磷會(huì)比較稀缺，因?yàn)楹４矌r石中的磷會(huì)慢慢溶解到海洋中。在地球上，磷形成于干旱土地的風(fēng)化，而土衛(wèi)二缺乏這一點(diǎn)。然而，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高級(jí)研究科學(xué)家郝繼華領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究與這些早期發(fā)現(xiàn)相悖，聲稱2018年的研究使用了過(guò)時(shí)的土衛(wèi)二巖質(zhì)海床地球化學(xué)模型。

“盡管尚未直接確定生物必需元素磷，但我們團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了證據(jù)表明它存在于冰凍殼下方的海洋中。”該研究共同作者克里斯托弗·格林在一份聲明中如此說(shuō)道。格林是圣安東尼奧西南研究所的高級(jí)研究科學(xué)家。郝繼華和格林團(tuán)隊(duì)使用基于最新可用數(shù)據(jù)的新建模方法模擬了富含磷酸鹽類礦物如何從土衛(wèi)二巖質(zhì)核心溶解到海洋中。值得注意的是，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種名為正磷酸鹽的礦物溶解速率比先前研究所示要高得多，在僅僅數(shù)萬(wàn)年內(nèi)就能夠使海洋中的濃度高至足以支持生命。這種高濃度之所以能形成是由于海水中存在碳酸氫鹽，其化學(xué)性質(zhì)可以讓磷酸鹽在海洋中積累。

土衛(wèi)二內(nèi)部的橫截面，顯示磷酸鹽礦物如何溶解成正磷酸鹽，然后充滿海洋并可能被間歇泉噴入太空。 （圖片來(lái)源：SwRI）

“潛在的地質(zhì)化學(xué)具有優(yōu)雅的簡(jiǎn)單性，使溶解的磷不可避免地達(dá)到接近或甚至高于現(xiàn)代海水[地球]的水平。”格林說(shuō)。“這從天文生物學(xué)上來(lái)說(shuō)意味著我們比以前對(duì)土衛(wèi)二海洋的宜居性更有信心?！?/p>

盡管這些可能性令人垂涎，但這些發(fā)現(xiàn)代表了一個(gè)假設(shè)：要證明土衛(wèi)二海洋中含有磷，未來(lái)前往土衛(wèi)二的任務(wù)必須直接檢測(cè)到水間歇泉中正磷酸鹽或其他磷衍生礦物。“我們需要回到土衛(wèi)二，看看適宜居住的海洋是否真的有人居住。”格林說(shuō)。 這些發(fā)現(xiàn)于9月19日發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

相關(guān)知識(shí)

土衛(wèi)二是土星的第六大衛(wèi)星。它直徑約500公里，約為土星最大衛(wèi)星土衛(wèi)六的十分之一。土衛(wèi)二主要被新鮮、干凈的冰覆蓋，使其成為太陽(yáng)系中反射率最高的天體之一。因此，它的表面溫度在中午僅達(dá)到-198°C，比吸光體要冷得多。盡管體積小，但土衛(wèi)二擁有各種各樣的地表特征，從古老、坑洼密布的地區(qū)到年輕、構(gòu)造變形的地形。

BY:Keith Cooper

FY: 堅(jiān)迪柏

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處