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自從發現神秘的溫暖“虎紋”裂縫以及從土衛二南部地區噴發出的引人注目的類間歇泉羽流的水蒸氣以來,這顆冰冷的衛星已從一個次要的考慮物件轉變為天體生物學的主要目標。
在卡西尼號任務如同化身般存在於土星系統的這些年中,我們已經看到越來越有說服力的證據表明,土衛二不僅僅是一個明亮的反光冰球,而是一個遠不止於此的星球。 簡單來說,這顆衛星擁有一個巨大的內部液態鹹水海洋。
這些水透過裂縫系統和(我們推測的)深層管道以可見的羽流形式噴射出來,高度達數百英里,穿過可能平均厚度為 10 公里到 40 公里的冰殼。 事實上,從土衛二噴射出的物質如此之多,以至於形成了土星巨大的 E 環——以大約 20 萬公里的軌道半徑環繞著這顆巨大的行星。
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卡西尼號使用從未專門為應對此類挑戰而設計的儀器,已經證明這些水的鹽度與地球海洋大致相同,並且還含有矽酸鹽奈米顆粒。 這些資料共同強烈暗示水曾與某種深海熱液系統的熱岩石和礦物質接觸過。 這正是我們在地球自身水域的洋中脊沿線發現的那種環境。 而且正是那種可以支援,甚至可能產生生命的環境。
現在,Waite 等人在《科學》雜誌上發表了研究結果,提供了土衛二羽流中另一種物質的證據:分子氫。 透過對卡西尼號在最近一次土衛二飛掠(最近距離約為 49 公里)期間的質譜儀資料進行了一些熟練而有條不紊的分析,研究人員令人信服地證明,檢測到的分子氫起源於衛星內部深處。
具體而言,在地球上,當水與熱液系統中含有還原性含鐵礦物質的岩石發生反應時,會產生分子氫。 當這種簡單的分子漂浮在氧化劑的“湯”中時,它對微生物來說是極好的食物——就像在這些系統中一樣。 一個特別有力的例子是我們稱之為甲烷生成的代謝過程。 飢餓的微生物使分子氫與二氧化碳反應生成甲烷——並提取它們所需的生化能量。 就代謝過程而言,這是一個重要的過程,並且是在地球上具有古老遺傳譜系的過程。
但是,土衛二內部深處的條件實際上適合產甲烷生命嗎? Waite 等人認為,情況很可能如此。 特別是,我們對土衛二海洋可能具有的鹼度(約 pH 9-11)的瞭解,以及新觀察到的分子氫與水的混合比(在羽流中約為 0.01),都指向一個環境,該環境很容易跨越甲烷生成成為有利生命策略的化學最佳點。
這並不是土衛二存在生命的證據,但這非常誘人,令人想象在那個黑暗深淵中正在發生什麼。 我們實際上已經看到羽流中存在甲烷,但我們不知道是否有任何甲烷是生物產生的——要確定這一點將需要新的儀器和新的任務。
真正引人入勝的是,這對於我們在整個太陽系中尋找生命意味著什麼。 退後一步想一下,假設我們在真正詳細研究火星之前就遇到了土衛二及其海洋。 如果是那樣的話,我不確定我們是否還會對這顆紅色星球及其寒冷、乾旱的景觀如此感興趣。 火星最好的日子可能已經過去了。 現在它是一個可能曾經輝煌過的地方。
當然,從工程角度來看,探索火星仍然相對容易一些,而且即使在今天,它也可能孕育著地下生命。 但是土衛二呢? 土衛二就像樹上的成熟水果,而我們卻一直抓住地面上乾癟的果核。