土星冰冻卫星土卫二是一个充满诱惑的世界——许多科学家越来越相信，它可能是我们太阳系中寻找生命的最好去处。美国国家航空航天局（NASA）的卡西尼号探测器目前正在土星轨道运行，它对这个神秘世界疑似地下液态海洋喷射出的冰冷喷流进行了有趣的观测，那里可能适合外星生命生存。
卡西尼号的探测任务将于2017年结束，科学家们迫切希望向土卫二发射专门的任务，以寻找生命迹象。事实上，一些人已经开始认真思考究竟该如何做到这一点——包括行星科学家卡罗琳·波尔科，她是卡西尼号成像团队的负责人。本月早些时候，她在加州大学伯克利分校召集了一组研究人员，包括海洋学家、有机化学家和天体生物学家，共同商讨如何在土卫二上寻找外星生物——波尔科认为，“这是一个非常棘手的问题。”
虽然土卫二体积很小，并且笼罩在厚厚的冰壳之下，但它似乎是一个宜居的世界：它有一个能量来源，来自其绕土星轨道运行时产生的摩擦力，还有构成生命基石的有机化合物，以及冰层下方的液态水海洋。然而，仅仅因为土卫二可能适合生命生存，并不意味着那里就存在生命；要明确证明这一点，还需要做更多的工作。在伯克利会议上，科学家们列出了卡西尼号收集到的关于土卫二的数据——他们讨论了对其间歇泉的分析、对其冰壳的测量、对其海洋化学性质的推测等等。然而，即使拥有所有最新的数据和模型，科学家们也远未接近在土卫二上探测到生物——因此需要太空任务。
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在那里发现生命将是一个深刻的启示，表明我们在宇宙中并不孤单。此外，发现生物——或缺乏生物——可以解答地球生命起源的更微妙的谜团。会议上的研究人员提出了关于地球生命起源的两种主要对立理论（海洋起源论与陆地起源论），小组讨论了探索土卫二将如何为这场辩论提供信息。“这将是对关于生命起源的其中一种观点的检验，”波尔科说——具体而言，是关于地球物种起源于海洋的命题。例如，如果土卫二的海洋中存在生物，并且据推测是在那里产生的，这将支持生命起源于地球水热喷口（海洋底部炎热、富含营养物质的深海喷口）而非陆地水域的理论。
土卫二还可以从其他关键方面教给我们关于太阳系起源的知识。“你不仅仅是在寻找生命，你还在寻找对生命本质的理解，以及它与地球生命的比较，”美国宇航局艾姆斯研究中心的行星科学家克里斯·麦凯说。例如，如果我们发现土卫二上的生物与地球上的生物截然不同——如果它们的生物化学完全不同——那么这可能意味着这两种生命形式是分别独立产生的，因此，外星生物可能也很可能存在于其他地方。“如果生命至少在我们的太阳系中开始了两次，那么你就知道宇宙中充满了生命，”麦凯说。或者，如果我们发现土卫二生物和地球生物的构成方式完全相同，这可能表明生命起源于其他地方，并被带到了这两个世界。然而，如果土卫二是荒芜的，这可能支持生命需要陆地环境才能开始，而不是海洋的理论。无论对土卫二的任务可能发现什么，答案都将告诉我们一些有趣的事情。
掠过间歇泉
土卫二有超过90个间歇泉，它们将咸水蒸气、有机化合物和冰粒从地下海洋喷射到空中。这为访问的航天器提供了一个绝佳的机会，它无需着陆即可寻找生命（着陆要困难得多且成本更高），而只需飞越间歇泉即可采集样本。“羽流直接来自海洋，”麦凯解释说，“那么我们为什么要着陆呢？我们可以获得最新鲜的东西，直接来自源头。”
然而，即使土卫二上存在生命，它也可能不会在羽流样本中显现出来。如果地球上的远洋（即远离海岸或海底的开放水域）是土星冰冷海洋卫星的类似物，那么前景是令人沮丧的——即使在我们的星球上，远洋带的生命密度也极低。“如果我们在土卫二的海洋中遇到这种情况，即使要捕捉到一个生物体也会非常困难，”波尔科说。科学家们需要采集极其大量的水，才能捕捉到任何生物体。
幸运的是，几个月前，一位微生物学家告诉波尔科一项几十年前的科学研究，这让她对在羽流中发现生命感到乐观。在伯克利会议上，她描述了这项关于地球海洋中发生的“气泡洗刷”过程的研究——这可能会对土卫二的间歇泉产生很大的影响。事实证明，无论气泡在水中上升到哪里，它们都会洗刷水柱，从而使生物体和有机物质在表面富集。当气泡破裂时（就像在海浪飞沫或土卫二的喷流中一样），它们会将这些微生物喷射到飞沫中。因此，如果土卫二上存在生命，那么由于气泡的作用，其羽流可能比其海洋的其他部分含有浓度更高的生物体。“即使土卫二上的海洋最初像地球的远洋一样微生物贫乏，这是最坏的情况，我们仍然有机会在羽流中看到大量的生物体，”波尔科说。尽管如此，这种情况立即提出了另一个问题：航天器必须找到一种方法来采集样本，而不会在高速穿过喷流时将脆弱的生物体撞成碎片。
寻找生命迹象
一旦航天器从土卫二采集到样本，科学家们将如何测试它是否含有生命？这个过程比简单地寻找活物要复杂得多——毕竟，研究人员多年来一直在争论生命的定义。在寻找外星生物的情况下，科学家们必须发挥创造力。“如果你去火星，在地面上发现一只死兔子，它不是活的，但它是生命存在的有力证据，”麦凯说。“因此，我们不是在寻找活物，而是在寻找生命使用的分子。换句话说，我们正在寻找死兔子的尸体。”
麦凯和其他科学家认为最重要的分子是氨基酸——蛋白质的组成部分。“它们存在于彗星和陨石上，所以如果土卫二上存在原始汤，它应该含有氨基酸，”麦凯说。“它们非常有用，而且在水中非常有效，以至于生命不利用它们就太愚蠢了。”然而，在伯克利会议的某个时候，波尔科提出了一个关键点：如果土卫二生物不是由氨基酸构成的怎么办？麦凯开玩笑地回答说：“那我们就完了，大自然太反常了。我们都应该放弃，成为诗人。”他的意思是，科学界普遍认为氨基酸将在寻找生命方面发挥作用——如果这种想法被证明是错误的，那么“我们就比我们想象的还要愚蠢，”麦凯说。
科学家们想要探测的另一个重要特征是脂类，细胞用它来构建外壁。“这与氨基酸的故事类似，”SETI研究所和艾姆斯研究中心的科学家阿方索·达维拉解释说。“你期望它们存在于生命的起源中，并且你期望细胞会使用它们。”科学家们需要做的不仅仅是在土卫二上探测到氨基酸和蛋白质——这两种分子在许多环境中都单独存在，无论有没有生命。但天体生物学家可以针对他们认为生命独有的氨基酸和脂类的独特结构和分布。“我们正在寻找生命制造的分子和结构，这些分子和结构与化学物质产生的随机混乱截然不同，”麦凯指出。
搜索列表上的一些其他可能性包括大型有机化合物，以及航天器从羽流样本中拍摄到的实际生物体的照片。例如，这可能是生物体游泳或进食的图像。达维拉说，这种发现可能是“活”物体的最直接证据，但许多研究人员对成像生物体的可能性表示怀疑。“这是一种高风险、高回报的实验。负面结果的可能性非常高，”他补充说。“很难区分细胞和仅仅是一个粒子的点。”这个问题在会议上引起了激烈的争论，但一些科学家听起来更有希望——他们讨论了他们正在探索的新技术，以便可靠地对土卫二的微生物（如果它们存在）进行成像。
最终，科学家们认为，可能需要多种证据结合起来才能表明他们确实发现了生命。当然，成本和技术将限制他们能够进行的实验。寻找过程将极其复杂，特别是考虑到土卫二上的生物体可能看起来或运作方式与地球上的生物体完全不同。“我们正走在一条细线上，一边是我们基于地球生命所了解的，一边是我们期望生命可能是什么样的，”达维拉说。“这是阻止我们提出良好策略的原因之一。”
或者，重申波尔科的观点——“这是一个非常棘手的问题。”