科學家和科幻小說作家長期以來一直想知道外星生命在其他世界可能採取何種形式。現在,研究人員加強了這一論點,即至少在土星的冰冷衛星土衛二上,一些外星生命可能與我們自己星球海洋深處發現的特定型別的微生物非常相似。 這樣的外星生物甚至可能現在就生活在那裡,如果真是這樣,它們可能會成為地球以外首次被發現的生命。
維也納大學的生物化學家西蒙·裡特曼說:“我們曾推測我們太陽系‘宜居帶’之外存在生命的可能性,”他指的是恆星光照溫暖的行星表面可以存在液態水的有限軌道區域。“現在我們在我們的模型中發現,土衛二上產生的一些甲烷可能具有生物來源。” 當然,土衛二位於宜居帶之外很遠的地方,但儘管如此,它冰冷的外殼下還是擁有一個深邃的液態海洋。
裡特曼領導一個團隊進行了一系列實驗和建模,以確定是否有三種產生甲烷的微生物可以在海洋深處寒冷、高鹽和鹼性的海水中生長。他們認為,其中一種所謂的“產甲烷菌”物種確實可以在那裡生存,從而鼓勵更詳細的研究和任務來確定這一點。 他們的研究結果發表在2月27日的《自然通訊》雜誌上。
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美國國家航空航天局的卡西尼號宇宙飛船此前透過監測從土衛二南極噴出的間歇泉狀羽流揭示了土衛二的海洋。 在羽流中,它發現了夾在衛星冰冷外殼和岩石核心之間的鹹水海洋的化學特徵,以及外星海底熱液噴口的初步證據。 它還捕捉到了氫氣、二氧化碳和甲烷的氣味,以及甲醇等有機化合物的跡象。 在地球海洋中,這種氣體混合物會暗示存在以氫為食、排放甲烷的微生物——但將該結論推斷到土衛二非常不同的地質和化學性質需要相當不科學的信仰飛躍。 需要——而且現在仍然需要——更多的研究。
“氫氣和二氧化碳是我們所知的唯一化學能量來源,誰消耗它們呢?:產甲烷菌。 這篇論文將此提升到一個新的水平,並透過實驗證明了這一點,”美國宇航局艾姆斯研究中心的行星科學家克里斯·麥凱說。 麥凱也是土衛二生命特徵和宜居性專案(美國宇航局提議的一項太空任務)的首席研究員。
裡特曼和他的合作者使用在稱為“生物反應器”的封閉腔室中以一系列溫度和壓力保持的各種氣體混合物,培養了屬於地球生命樹最古老分支(稱為古菌)的三種微生物。 特別是,他們專注於也是產甲烷菌的古菌微生物,這些微生物能夠在沒有氧氣的情況下生存,並透過厭氧代謝產生甲烷。 該團隊檢查了最簡單的微生物型別,這些微生物可能是衛星內部可能更復雜的生態食物鏈底部的甲烷主要生產者。
他們試圖模擬土衛二熱液噴口內部和周圍可能存在的條件,這些條件被認為類似於地球上少數深海地點(通常靠近火山活動的中洋脊)發現的條件。 根據他們的測試,只有一種候選者,即深海微生物沖繩熱球菌,可以在那裡生長——即使在氨和一氧化碳等化合物存在的情況下,這些化合物會阻礙其他類似生物的生長。
當然,科學家們並不真正瞭解土衛二上的精確條件。 而且在任何情況下,那裡存在的任何生命(如果存在的話)都可能與我們星球上任何基於 DNA 的生物不同,這使得我們基於地球的推斷變得毫無意義。 更重要的是,這些發現僅表明微生物生命可能存在於衛星黑暗海洋中可能環境的一個特定子集中。 裡特曼的論點是一種間接的論點,可以解釋從衛星中散發出來的甲烷,但證據仍然混亂且不確定——在地球上,海底以下熱水和岩石之間某些地球化學反應也會產生大量甲烷,而無需微生物的存在。
在圍繞我們太陽執行的另一個世界上存在生命的誘人可能性,即使它位於外太陽系並且隱藏在數公里厚的堅硬冰殼之下,也引起了世界各航天機構的更多興趣。 進一步探索土衛二以及其他具有類似條件的冰凍海洋世界(特別是木星衛星歐羅巴)的新興任務已經在美國國家航空航天局和歐洲航天局處於不同的開發階段。
一種可能性是發射一艘搭載一套強大的新型儀器的宇宙飛船來環繞或飛越土衛二,以探測從衛星噴出的羽流中更清晰的宜居性甚至生命跡象。 西南研究所的科學家亨特·韋特認可這種方法,他曾在聖安東尼奧領導卡西尼號對衛星間歇泉的早期分析。 但他說,要明確回答這個問題,人們會希望在那片海洋中部署某種機器人控制的潛艇——同時確保探測器沒有從地球輸入的任何搭便車的微生物。
韋特說:“這樣的任務我們需要 30 到 40 年的時間。” “但是,如果你去確認這些事情並看到生命跡象,我認為人們會想再次前往那裡。”
