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太阳系外星生命的金矿?土卫二羽状物喷出复杂有机分子

2024-11-02 206

卡西尼号的数据还在持续为科学家带来新发现!以前,科学家只从土卫二恩赛勒达斯(Enceladus)的羽状喷射物中发现过简单有机(碳基)化合物,每种化合物碳原子都小于 5 个;现在,研究人员首次从中发现复杂有机分子,至少包括 15 个碳原子,使得土卫二成为太阳系寻找外星生命最诱人的金矿之一。

土卫二为土星第六大卫星,直径只有约 500 公里,有关土卫二的调查主要来自 2004 年飞抵土星轨道的卡西尼号。

历经多年调查,2014 年时,美国太空总署(NASA)宣布卡西尼号发现土卫二南极地底存在液态海洋的证据,厚度约 10 公里,原因是南极附近的冰火山向太空喷出大量水蒸气与挥发物,夹杂类似氯化钠晶体、水冰等固态粒子,喷射量约每秒 200 公斤,令人瞠目结舌,喷出的水有一部分落回土卫二表面,一部分融入土星环,另一部分甚至可抵达土星。

2015 年 9 月 16 日,NASA 根据卡西尼号的探测数据,确认土卫二表面冰层下方拥有全球海洋,而且海洋底部有水热活动,即海底热泉。

▲ 地球与土卫二大小比较。(Source:By Urhixidur [Public domain], via Wikimedia Commons)

尽管卡西尼号已于 2017 年 9 月坠毁土星大气层,但探测器背后的巨大数据库塞满了等待科学家开采的天文宝藏。最近,一项新发现便持续为探索土卫二的生命之旅铺下基石,德国海德堡大学行星科学家 Khawaja 与 Frank Postberg 利用卡西尼号的两项仪器:宇宙尘分析仪(Cosmic Dust Analyzer,CDA)与离子和中性质谱仪(Ion and Neutral Mass Spectrometer,INMS),挖掘出卡西尼号于 2004~2008 年飞越土星外环与土卫二喷射羽状物时搜集的相关数据。

这段期间,卡西尼号研究了约 1 万个尘埃粒子,其中大部分从土卫二地底喷炸出来的冰粒都是纯净水,之前科学家只找到含 1~2 个碳原子与少量氢的较轻气体分子,如甲烷、乙烷,原子量约 15;现在海德堡大学团队首次发现 1% 复杂有机分子,包含 7~15 个碳原子,原子量可达 200,比甲烷重 10 倍以上。

Frank Postberg 强调,这些有机化合物可能还只是碎片,地底下更大的母体有机分子其原子量可能重达数千。研究人员认为,现在最重要的是赶紧再派遣探测器前往土星探险,因为我们不能确定这些有机分子究竟是地下海洋微生物的废物,或只是经由非生物过程生成。

但无论微生物是否已经存在,只要土卫二冰壳下的环境能形成复杂的化学物质,生命就有可能在未来某天出现,虽然目前并没有接替卡西尼号探索土星的后续计划。新研究已发表在《自然》期刊。

不过 NASA 倒是有接替伽利略号的“木卫二飞越任务”(Europa Multiple-Flyby Mission),预计 2020 年发射 Europa Clipper 太空船,探索同样具有羽状喷射物、可能具有地下海洋的木卫二欧罗巴(Europa);欧洲太空总署也有一个计划中的木星系探测任务木星冰月探测器 (JUICE),旨在研究木星的三颗卫星:木卫三、木卫四和木卫二,预计 2022 年发射。

也许未来有关外太阳系生命探索的旗舰任务,将是恩赛勒达斯与欧罗巴的竞争?

▲ 木卫二欧罗巴的羽状喷流想像图。(Source:NASA)

  • Saturn’s Moon Enceladus Is Spewing Complex Organic Molecules Into Space
  • Saturn Moon Enceladus Is First Alien ‘Water World’ with Complex Organics
  • Ingredients for life discovered gushing out of Saturn’s moon

(首图来源:NASA)

延伸阅读:

  • 更多证据巩固木卫二有羽流,伽利略号旧数据藏解码关键
  • 火星可能不是死星!NASA 好奇号终于探测到支持生命条件的有机物质
2019-03-13 15:18:00

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