自从科学家发现土星卫星之一土卫二的水射流以来,它已成为太阳系中寻找地球以外生命最有趣的地方。
现在,研究人员发现生活在日本海深水中的生物可以在土卫二冰壳下的咸水海洋的恶劣条件下生存,这个案例变得更加有趣。
通过将氢气和二氧化碳转化为甲烷,在海面热液喷口附近繁衍生息的微生物在盐水中得以生存,模拟了土星卫星上的海洋。这项研究表明,如果一个遥远的世界完全不适宜居住,至少对于某些生命形式来说,它可能是适宜居住的。
慕尼黑路德维希马克西米利安大学地球微生物学教授威廉·奥尔西说:“如果我们按照我们今天对地球的理解来使用细胞对生命的定义,实验告诉我们,如果这种生物体或类似的东西存在于土卫二上,它就有可能生存下来。”
土星拥有的卫星比太阳系中任何其他行星都多,已知有近 300 颗卫星围绕这颗气态巨行星运行。两个多世纪以来,土卫二这个 300 英里长的冰球似乎并不特别奇怪。但随着机器人航天器的出现,这种情况发生了变化。
自 2000 年代以来,美国宇航局卡西尼号探测器和最近詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测揭示了土卫二喷出的大量水蒸气和冰粒,以及其冰冻表面下方存在广阔咸水海洋的证据。
据信,海底布满了热液喷口,可以加热周围的水。去年,科学家在卡西尼号穿过土卫二奇怪羽流时收集的样本中发现了有机物。
奥尔西和他的同事想看看他们是否可以创造一个微型版的土卫二海洋来在实验室进行研究。通过将水与盐和碳酸盐混合并添加沉积岩,他们不仅重现了海洋中的极碱性环境,还重现了水与岩石层之间发生的重要反应。
岩石水反应足够活跃,足以开始排出氢气,这一过程似乎发生在土卫二的海洋中。这让研究人员想知道,称为产甲烷菌的陆地微生物是否可以在溶液中生存,这种微生物通过将氢气和二氧化碳转化为甲烷而生存。奥尔西说:“机会渺茫。”
为了找到答案,科学家们研究了最初在日本和台湾之间的冲绳海槽深海热液喷口附近发现的微生物。热液喷口是海底的温泉,喷出富含矿物质的热水。
令人惊讶的是,尽管 pH 值达到 11(远高于已知的生物体极限),但微生物在模拟海洋中依然繁衍生息。微生物甚至调整了它们的新陈代谢来应对水中低浓度的二氧化碳。详细信息发表在《科学进展》上。
开放大学行星地质学教授戴维·罗瑟里(David Rothery)表示,通过证明土卫二模拟海洋中可能存在产甲烷作用(维持微生物生存的过程),这项工作“消除了微生物生命在那里存在的另一个障碍”。
奥尔西认为,如果土卫二上出现生命,它可能与地球上的生命有很大不同。即使犯了这样的错误,也不清楚月球海洋中是否会产生甲烷微生物:他的实验只持续了几天。 “他们能活一年吗?他们能活一百万年吗?我们不知道,”奥尔西说。
在该杂志的第二篇论文中,一些研究人员描述了土卫二羽流中的冰粒如何冻结和分裂,从而分离出海洋的各种成分。如果海洋水滴含有外来微生物颗粒,它们可能存在于冰颗粒的一小部分中,但集中在其中。
柏林自由大学行星科学教授弗兰克·波斯特伯格说,这对于寻找生命来说是“好消息”,他表示,利用当今的技术,探测生命迹象相对容易。
围绕土卫二的迷人科学激起了人们回程的兴趣。欧洲航天局 L4 任务的目标是将土星轨道飞行器与土卫二着陆器结合起来,后者将降落在月球南极并从其海洋中寻找生物碎片。但科学家们面临着漫长的等待:2042 年左右发射,它要到 2050 年才能到达土星。
同样在开放大学从事土卫二探测器工作的雷切尔·汉普博士说:“很高兴看到新的研究增加了我们的理解,并为这个冰冷世界可能适宜居住提供了进一步的证据。我认为这使得欧洲航天局提议的土卫二任务更加令人兴奋。”