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研究表明:土卫二上“虎纹”中飘出的甲烷可能是外星生命的迹象化学

一项最新的研究报告称,土卫二上散发出的甲烷,可能表明该土星卫星的地下海中存在生命。

2005年,美国宇航局的卡西尼号土星轨道飞行器发现土卫二南极附近的“虎纹”裂缝中有水冰颗粒喷射到太空中。 这种物质形成了一股羽流,为土星的E环(行星的第二个最外环)提供营养,被认为来自巨大的液态水海洋,在月球冰冷的外壳下晃动。

羽流中不仅仅是水冰。 在504公里宽的土卫二多次近距离飞行中, 卡西尼号还发现了许多其他化合物——例如,二氢 (H2) 和各种含碳有机化合物,包括甲烷 (CH4)。

二氢和甲烷对天体生物学家特别感兴趣。科学家们说,H2很可能是由土卫二海底岩石和热水的相互作用产生的,这表明月球有深海热液喷口 ——这种环境可能是地球上生命的摇篮。

此外,H2为一些地球微生物提供能量,这些微生物在称为甲烷生成的过程中从二氧化碳中产生甲烷。 土卫二上可能会发生类似的事情,特别是考虑到卡西尼号还在羽流中发现了二氧化碳和惊人的大量甲烷。

“我们想知道:‘吃’二氢并产生甲烷的类地微生物能否解释卡西尼号探测到的大量甲烷?” 该研究的共同主要作者、亚利桑那大学生态与进化生物学系副教授雷吉斯·费里埃在一份声明中说 。

因此,费里埃和他的同事建立了一系列数学模型来评估土卫二的甲烷是生物产生的可能性。 这些模拟是多种多样的。 例如,该团队调查了观察到的 H2 产生是否可以维持土卫二微生物种群,以及该种群将如何影响 H2 和甲烷逃逸到羽流中的速度等。

“总而言之,我们不仅可以评估卡西尼号的观测结果是否与适合生命居住的环境兼容,而且我们还可以对预期的观测结果进行定量预测,如果土卫二的海底确实发生甲烷生成,”费里埃说。

这种评价应该让我们这些希望有什么东西在寒冷、黑暗的土卫二海中游动的人欢呼雀跃。 该团队确定,我们在地球上所知道的非生物(没有生命的帮助)热液喷口化学并不能很好地解释卡西尼号观测到的甲烷浓度。 然而,添加产甲烷微生物的贡献很好地填补了这一空白。

这项新研究 上个月发表在《自然天文学》杂志上的并没有争辩说土卫二上存在生命。 研究人员说,例如,冰冷的月球可能具有某些类型的非生物甲烷产生反应,这些反应在地球上并不普遍——也许是月球诞生后遗留下来的原始有机物质的衰变。 事实上,如果土卫二是由提供的富含有机物的物质形成的 ,后一种假设将非常适合彗星 ,正如一些科学家所认为的那样 。

“这部分归结为我们相信不同假设的可能性有多大,”费里埃说。 “例如,如果我们认为土卫二存在生命的可能性极低,那么这种替代的非生物机制就变得更有可能,即使它们与我们在地球上所知道的相比非常陌生。”

话虽如此,“生物产甲烷似乎与数据兼容,”费里埃补充道。 “换句话说,我们不能将‘生命假说’视为极不可能而丢弃。要拒绝生命假说,我们需要更多来自未来任务的数据 。”

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