想象一下，我們可以回到過去，回到幾乎是宇宙大爆炸發生時間的三分之一之前，回到地球上的生命剛剛出現的時候。
化學如何演變成生物學——生命如何產生並紮根於我們這個世界——的確切細節現在已湮沒在歷史的長河中，被我們這個不斷變化的星球四十多億年的歷史所沖刷殆盡。然而，顯而易見的是，地球生命起源的秘密對於在宇宙其他地方尋找生命將是寶貴的指導。最幸運的是，我們擁有一個相當於行星規模的時間機器和生命起源化學實驗室，觸手可及。
在火星和木星之外，遠在太陽系寒冷的深處，是土衛六，土星最大的衛星。這個異星世界是太陽系中唯一擁有像我們地球一樣富含氮和碳的稠密大氣層的行星體。土衛六與地球驚人的相似之處還不止於大氣層。風吹起的沙丘在其表面蜿蜒起伏；山脈、丘陵和峽谷遍佈地貌。雨水從天而降，形成蜿蜒的河流和溪流，匯入湖泊和海洋。在那裡，有機化合物可以進行復雜的化學反應，形成在許多方面可能類似於地球生命最初起源的“原始湯”。水汽從陸地升回到天空，形成新的雲層和新鮮的降雨，形成一個與地球相似的迴圈。
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即便如此，這顆衛星仍然非常陌生。土衛六的“水道”由碳氫化合物——液態甲烷和乙烷組成。它的“沙”丘也是由碳氫化合物組成的——與樟腦丸氣味相同的揮發性化合物，只是被土衛六的極度低溫凍成了固體。這顆衛星的地殼則更熟悉一些——由水冰組成，儘管在嚴寒中變得像岩石一樣堅硬。地殼之下隱藏的物質也是如此：一個與地球上發現的非常相似的液態水海洋。專家預計，這個不見陽光的地下水庫中的水溫將與太平洋淺海的水溫相同。
卡爾·薩根曾寫道，在土衛六上，“在過去的40億年裡，像甘露一樣從天而降的分子可能仍然存在那裡，基本上沒有改變，被深度冷凍，等待著來自地球的化學家。” 而我們將派遣化學家——至少是機器人的化學家。
今天，美國宇航局宣佈了其“新疆界”計劃選擇了一個名為“蜻蜓”號的土衛六創新任務，計劃於2026年發射。“這項革命性的任務在幾年前還是不可想象的，”美國宇航局局長吉姆·布里登斯廷在一段錄音宣告中說。“一個偉大的國家成就偉大的事業。我們將發射‘蜻蜓’號，為全人類的福祉探索人類知識的邊界。”
當“蜻蜓”號在2034年抵達土衛六時，距離土星的這顆衛星上次被航天器訪問已經過去了近30年：那是堅固的“惠更斯”號探測器，它於2005年1月在這顆冰冷的衛星上運行了幾個小時。“蜻蜓”號的科學家們說，等待是值得的。“美國宇航局選擇真正敢於挑戰偉大的事物，並堅定地在這個美麗而奇異的海洋世界中尋找生命，”美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的行星科學家和“蜻蜓”號團隊成員凱文·漢德說。
“蜻蜓”號任務在競爭美國宇航局夢寐以求的“新疆界”計劃選拔中，最終的競爭對手是一個名為“凱撒”的提案，該提案設想了一個彗星取樣返回任務。
此處有龍
億萬年來，土衛六一直處於有機化學的掌控之中，混合著複雜的分子雞尾酒，這些分子至少可能是真正外星生物學——我們不瞭解的生命的先驅。“我們幾乎不能確定那裡會有什麼等待著我們——但這並沒有阻止熱切的天體生物學家進行推測。“我們知道土衛六擁有生命所需的所有成分。在一個擁有所有成分的環境中，化學反應能進行到什麼程度？”“蜻蜓”號首席研究員、約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）的行星科學家伊麗莎白·特圖爾說。“土衛六已經進行了數億年，甚至數十億年的化學實驗。而我們想做的就是去拾取這些實驗的結果。”
這項前往外太陽系的前所未有的任務首次利用了現代無人機技術。“蜻蜓”號以其同名物命名——一種敏捷的飛行昆蟲，可以翱翔、懸停和精確著陸。這艘航天器將同時是一架無人機和著陸器，旨在利用土衛六類似地球的引力場和空氣動力學，最大限度地提高其探索能力。實際上，“蜻蜓”號上搭載的儀器與美國宇航局“好奇號”火星探測車上的儀器並沒有太大的不同。然而，“蜻蜓”號計劃具備尋找生命直接化學證據——所謂的生物特徵——的能力，無論該生命是基於水和碳，還是明顯更奇特的化學物質。就像“好奇號”一樣，“蜻蜓”號也將由核動力驅動，攜帶放射性同位素溫差發電機。在土星，太陽光線太微弱，無法可靠地為飛行無人機供電——即使光線足夠強，土衛六的大氣層也太厚，無法讓足夠的光線穿透。
從技術上講，“蜻蜓”號將是一架雙四軸飛行器，或者說是一架八軸飛行器，擁有兩組四個旋翼，可以將其運送到土星衛星上各種不同的地質區域——當然，目前任務計劃的飛行路線還只是模糊的輪廓。 “蜻蜓”號配備了一套旨在探測複雜有機物和生物特徵的科學儀器，還將具備測量土衛六表面以下地震活動的能力——為我們開啟一扇通往這顆衛星隱藏的液態海洋的視窗。
將土衛六帶到實驗室
2034年可能看起來像土星神秘的衛星本身一樣遙遠，但科學家們已經在為“蜻蜓”號可能揭示的一切做準備，很大程度上是透過在實驗室中重建土衛六的部分環境。考慮到土衛六表面極低的溫度和衛星冰殼下鹹水海洋承受的巨大壓力，這尤其具有挑戰性。在芝加哥伊利諾伊大學，生物地球化學家法比安·凱尼格和他的同事們開發了一項獨一無二的實驗，旨在在一系列乒乓球大小的培養室中複製土衛六海洋的壓力和溫度。
每個培養室都將接種在高壓陸地環境中茁壯成長的微生物。該團隊計劃讓這些微生物的漸進世代緩慢暴露在越來越高的壓力和越來越低的溫度下，測試地球生物學進化和適應的能力。最終，研究人員希望培養出可能模擬土衛六地下水域中存在的任何微生物種群。最後一步是將任何存活的生物體置於更嚴酷的土衛六條件下，以測試它們繁殖和生長的能力。“這些型別的適應性對於理解非常有用，這樣我們可以更好地鎖定我們在土衛六上可能發現的分子型別，”凱尼格說。“即使它非常非常緩慢——當它是一個被冰覆蓋的環境，並且在數百萬年、數十億年內保持穩定時，緩慢是無關緊要的。”
凱尼格的土衛六實驗室並非孤軍奮戰，試圖模擬數十億年的外星進化——其他實驗室以某種形式或另一種形式存在於JPL和APL，而且現在為了迎接“蜻蜓”號的到來，必然會出現更多實驗室。每個實驗室的設計和方法都不同，但它們都指向同一個基本問題：這顆衛星上的生命可能是什麼樣的？
新方法，新世界
“土衛六一直在進行的實驗種類，在實驗室中需要太長時間才能完成，”特圖爾說。 這就是為什麼，儘管聽起來可能很牽強，但“僅僅”派遣一架核動力無人機跨越太陽系十多億公里進行直接調查更為可行。
儘管土衛六與地球的共同之處在某些方面使探索變得更容易，但這顆衛星奇異的特性仍然構成獨特的障礙——和機遇。“尋找我們以前從未見過的東西，這本身就具有固有的挑戰性。重要的是要認識到，雖然‘蜻蜓’號具有尋找宜居環境和生物特徵的關鍵具體目標，但我們還將瞭解很多其他事情，”APL的“蜻蜓”號專案科學家拉爾夫·洛倫茨說。
任何可能存在於土衛六上的生命形式都應該以與地球上最極端但可生存的環境中生命執行相同的方式執行，尋找能量來源以維持生存、生長和繁殖——至少，這是“蜻蜓”號的執行假設。“我們宜居的世界有如此多不同的環境可以支援生命，”特圖爾說。“因此，能夠廣泛地看待這個問題非常重要。”
現在“蜻蜓”號已經獲得了前往土星的正式通行證，它似乎註定要徹底改變我們對這個遙遠世界的理解，以及行星科學任務的完成方式。它不會是第一個自驅動的星際空中任務（這項榮譽屬於計劃在NASA“火星2020”探測車上飛行的小型探路者無人機），但沒有其他計劃或提議的空中任務像“蜻蜓”號那樣雄心勃勃且意義深遠。在其計劃的兩年的任務中，它可以穿越相當於整個加利福尼亞州的長度，不時停下來懸停在誘人的目標上，並每16個地球日（或一個土衛六日）移動到另一個遙遠的地點，同時收集資料。
儘管在我們觸手可及的範圍內有各種各樣的行星體和衛星，但在太陽系中沒有其他世界可以像土衛六那樣為地球的形成時期提供背景——當我們仍在努力解決生命是什麼以及其生命火花如何產生的基本問題時，這個背景就顯得更加緊迫。幾十年來，我們一直在實驗室和地球上一些最古老的岩石中尋找這些答案。但也許，僅僅是也許，我們現在已經開始認真地擁抱一種更好的方式：飛往外太陽系，那裡有一個原始的、存在了數十億年的實驗在等待著。“這是一個既完全陌生又完全熟悉的地方，因為我們擁有與地球上我們熟悉的物質非常不同的物質，卻在經歷相同的過程，”特圖爾說。
“蜻蜓”號可能是我們一生中最具膽識和變革性的太空任務之一。“那裡有一個全新的世界等待探索，它在許多方面看起來非常像我們自己的世界，但又異乎尋常地不同，”洛倫茨說。前往這顆外星衛星的任務將像踏上前往遙遠過去的時光機，為了我們自己的起源。它提供了一個機會，讓我們超越地球地質學的視野，去尋找生物學的宇宙基礎：生命是什麼？生命是如何開始的？如果其他世界存在生命，它會是什麼樣子？我們現在離回答這個問題又近了一小步，為未來劃時代的飛躍開闢了道路。
土衛六上正在發生什麼？是時候去一探究竟了。