美國國家航空航天局研究在土衛二發現激發生命的能量源和分子
發表于 2025-12-10 01:58:39
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土星衛星恩克拉多斯地下海洋中的水從巨大的裂縫中噴向太空。美國國家航空航天局的航空航天卡西尼號飛船在2010年拍攝了這張照片，對冰粒子進行了采樣，局研究土科學家們正在繼續從這些數據中獲得新的現激發現。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學院/空間科學研究所
（神秘的發生分地球uux.cn）據美國宇航局噴氣推進實驗室：一項研究放大了美國國家航空航天局的卡西尼號在土星的冰衛星上收集的數據，發現了生命的源和關鍵成分和為其提供燃料的增壓能源的證據。
科學家們已經知道，美國命從土星的航空航天衛星恩克拉多斯噴出的巨大冰粒和水蒸氣羽流富含有機化合物，其中一些對我們所知的局研究土生命非常重要。現在，現激科學家們分析來自美國國家航空航天局卡西尼任務的發生分數據，將可居住性的源和證據向前推進了一步:他們發現了氰化氫的強有力證明，氰化氫是美國命生命起源的關鍵分子。
研究人員還發現證據表明，航空航天隱藏在月球冰冷外殼下并提供羽狀物的局研究土海洋擁有強大的化學能來源。到目前為止，這種能源還是以幾種有機化合物的形式存在，其中一些在地球上是生物體的燃料。
這些發現發表在12月14日星期四的《自然天文學》上，表明這顆小衛星內部的化學能可能比以前認為的要多得多。可用的能量越多，生命就越有可能繁衍和延續。
“我們的工作提供了進一步的證據，證明土衛二擁有一些最重要的分子，這些分子既創造了生命的基石，又通過代謝反應維持了生命，”主要作者喬納·彼得說，他是哈佛大學的博士生，在南加州美國國家航空航天局噴氣推進實驗室工作時完成了大部分研究。“恩克拉多斯似乎不僅滿足可居住性的基本要求，我們現在還知道復雜的生物分子如何在那里形成，以及可能涉及哪種化學途徑。”
美國國家航空航天局的卡西尼號飛船捕捉到了這張反射土衛二的圖像，在中間，它正繞土星運行。在2007年的圖像中還有另外兩個衛星:潘多拉，一個在光環附近盤旋的亮點，和土衛一，在右下角。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局/JPL/空間科學研究所
多才多藝，精力充沛
“氰化氫的發現特別令人興奮，因為它是大多數生命起源理論的起點，”彼得說。正如我們所知，生命需要像氨基酸這樣的積木，氰化氫是形成氨基酸所需的最重要和最通用的分子之一。因為它的分子可以以許多不同的方式堆疊在一起，研究作者將氰化氫稱為氨基酸前體的瑞士軍刀。
“我們越是試圖通過測試替代模型來戳穿我們的結果，”彼得補充道，“證據就變得越有力。最終，很明顯，如果不包括氰化氫，就沒有辦法匹配羽流成分。”
2017年，科學家在恩克拉多斯發現了有助于維持生命的化學證據，如果海洋中存在生命的話。羽流中二氧化碳、甲烷和氫氣的結合暗示了甲烷生成，這是一種產生甲烷的代謝過程。甲烷生成在地球上廣泛存在，可能對我們星球上的生命起源至關重要。
這項新工作揭示了比甲烷的形成更強大和更多樣的額外能量化學來源的證據:作者發現了一系列被氧化的有機化合物，這向科學家們表明，在土衛二的地下海洋中有許多潛在的化學途徑來維持生命。這是因為氧化有助于推動化學能的釋放。
“如果甲烷生成就能量而言像一個小手表電池，那么我們的結果表明，土衛二的海洋可能提供更類似于汽車電池的東西，能夠為任何可能存在的生命提供大量能量，”JPL大學的凱文·漢德說，他是該研究的合著者，也是導致新結果的努力的首席研究員。
數學是方法
與使用實驗室實驗和地球化學建模來復制卡西尼在土衛二發現的條件的早期研究不同，這項新工作的作者依賴于詳細的統計分析。他們檢查了卡西尼號的離子和中性質譜儀收集的數據，該質譜儀研究土星周圍的氣體、離子和冰粒。
通過量化數據中包含的信息量，作者能夠梳理出不同化合物在解釋卡西尼信號方面的細微差異。
“當試圖匹配觀察到的數據時，有許多潛在的拼圖可以拼在一起，”彼得說。“我們使用數學和統計建模來找出哪種拼圖組合最符合羽流成分，并充分利用數據，而不會過度解讀有限的數據集。”
科學家們距離回答生命是否起源于土衛二還有很長的路要走。但是正如彼得所指出的，這項新工作展示了可以在實驗室中測試的生命化學途徑。
與此同時，卡西尼號仍在繼續執行任務——在它揭示土衛二是一顆活躍的衛星之后很久。2017年，該任務以故意將航天器投入土星大氣層而結束。“我們的研究表明，雖然卡西尼的任務已經結束，但它的觀測繼續為我們提供關于土星及其衛星的新見解——包括神秘的土衛二，”JPL行星科學家湯姆·諾德海姆說，他是該研究的合著者，也是卡西尼團隊的成員。
關于任務的更多信息
卡西尼-惠更斯任務是美國國家航空航天局、歐洲航天局和意大利航天局的合作項目。JPL是加州帕薩迪納市加州理工學院的一個分部，負責管理美國國家航空航天局太空任務理事會的任務。JPL設計、開發并組裝了卡西尼號軌道飛行器。 |
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