在土星月球的外星海洋中發(fā)現(xiàn)復(fù)雜化學(xué)的新證據(jù)

對(duì)美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)探測(cè)器近二十年前收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了重新審視，揭示了新的、復(fù)雜的有機(jī)分子土星冰冷的衛(wèi)星土衛(wèi)二——指向其隱藏的海洋深處發(fā)生的誘人化學(xué)反應(yīng)。

在土衛(wèi)二外殼裂縫中噴出的水冰羽流中，由德國(guó)斯圖加特大學(xué)的天體生物學(xué)家 Nozair Khawaja 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了大量有機(jī)分子，其中包括在這種情況下首次發(fā)現(xiàn)的幾種有機(jī)分子。

這項(xiàng)研究標(biāo)志著首次對(duì)新噴出的羽流顆粒進(jìn)行詳細(xì)的化學(xué)分析，而不是土星中較舊的、經(jīng)過(guò)太空風(fēng)化的顆粒E環(huán).

相關(guān)：研究表明，土星的海洋衛(wèi)星土衛(wèi)二擁有生命的所有基石

盡管鍛造這些分子的過(guò)程是非生物的或非生物的，但其中許多對(duì)生物系統(tǒng)至關(guān)重要，或者可以作為生命的前體。

“從我們?cè)诳ㄎ髂崽?hào)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)分子到潛在的生物學(xué)相關(guān)化合物，有許多可能的途徑，這增加了月亮是宜居的，”Khawaja 說(shuō).

更有趣的是，檢測(cè)到的分子暗示著一個(gè)類似于地球上一些環(huán)境的環(huán)境，我們知道生命在其中繁衍生息——深海熱液系統(tǒng).地球上的熱液噴口生產(chǎn)許多相同類別的有機(jī)物，新結(jié)果表明類似海底化學(xué)今天可能活躍在土衛(wèi)二上。

土衛(wèi)二是太陽(yáng)系中最有希望尋找的地點(diǎn)之一外星生命.我們知道，它的深處是一片浩瀚的液態(tài)海洋千米厚冰冷的外觀;事實(shí)上，卡西尼土星探測(cè)器多次潛水，穿過(guò)從下方噴出的巨大水蒸氣和冰羽流。

此外，土衛(wèi)二被土星系統(tǒng)中發(fā)揮作用的引力復(fù)雜性拉動(dòng)的方式拉動(dòng)和推動(dòng)核心，從而產(chǎn)生大量的內(nèi)部熱量。

在寒冷的土星距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的地方，我們所知道的地球上的生命可能很難依賴光合作用。然而，在地球海洋深處，來(lái)自太陽(yáng)的光永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)的地方，生態(tài)系統(tǒng)在炎熱的火山噴口周圍繁衍生息將維持生命的化學(xué)物質(zhì)噴入周圍水域。科學(xué)家們認(rèn)為，土衛(wèi)二上可能存在類似的噴口。

從土衛(wèi)二噴出的卡西尼號(hào)物質(zhì)樣本形成土星的E環(huán)主要由微小的冰粒組成，揭示了有機(jī)分子的存在。對(duì) 2005 年至 2015 年間直接從羽流中收集的樣本的分析也表明，在月亮的海洋。

然而，使用卡西尼號(hào)的宇宙塵埃分析儀 （CDA） 儀器對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析存在一些障礙。CDA 從土星的 E 環(huán)收集了數(shù)十萬(wàn)個(gè)冰粒光譜，提供了大量可供梳理的數(shù)據(jù)。此外，羽流飛越數(shù)據(jù)的噪聲明顯更大，這使得它們的分析更具挑戰(zhàn)性。

2008 年，卡西尼號(hào)以每秒 17.7 公里（11 英里）的驚人速度沖過(guò)羽流，這是所有卡西尼號(hào)中最高的速度土衛(wèi)二飛越.這種速度產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)任何其他方式獲得，即使它非常嘈雜。

“冰粒中不僅含有冰凍水，還含有其他分子，包括有機(jī)物?！?a>Khawaja 解釋道.

“在較低的撞擊速度下，冰會(huì)破碎，來(lái)自水分子簇的信號(hào)可以隱藏某些有機(jī)分子的信號(hào)。但是當(dāng)冰?？焖僮矒?CDA 時(shí)，水分子就不會(huì)聚集，我們有機(jī)會(huì)看到這些以前隱藏的信號(hào)。

使用新開(kāi)發(fā)的分析技術(shù)——包括實(shí)驗(yàn)室光譜與大型開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配——他和他的同事能夠穿透噪聲并找到這些信號(hào)，與 E 環(huán)中的舊材料相比，揭示了從土衛(wèi)二內(nèi)部新鮮噴射的化學(xué)物質(zhì)。

結(jié)果揭示了一系列芳烴、醛、酯、醚和烯烴，以及氮氧化合物的暗示。這些化合物的存在證實(shí)，在土星 E 環(huán)中發(fā)現(xiàn)的類似分子起源于土衛(wèi)二內(nèi)部，而不是太空風(fēng)化的產(chǎn)物。

與早些時(shí)候卡西尼號(hào)的發(fā)現(xiàn)之鹽類、氫氣和磷酸鹽，這意味著六種中的五種CHNOPS 元素現(xiàn)在已經(jīng)檢測(cè)到對(duì)生命至關(guān)重要。硫磺是唯一可以找到的。

該團(tuán)隊(duì)表示，這些化合物都是非生物產(chǎn)生的，但其中許多是生物化學(xué)的前體。此外，它們與熱液環(huán)境一致——這是迄今為止土衛(wèi)二上存在這些系統(tǒng)的最佳證據(jù)。

從這里開(kāi)始，研究的可能性比以往任何時(shí)候都更加令人興奮。

“即使沒(méi)有在土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)生命也將是一個(gè)巨大的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗岢隽艘粋€(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即為什么在適當(dāng)?shù)臈l件下沒(méi)有生命存在于這樣的環(huán)境中，”Khawaja 說(shuō).

“我們目前正在探索的數(shù)據(jù)中還有更多內(nèi)容，因此我們期待在不久的將來(lái)發(fā)現(xiàn)更多信息?！?/p>

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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