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科学家利用美国宇航局卡西尼号轨道飞行器的数据，发现了来自土星卫星恩克拉多斯内部喷发的活跃热液喷口的证据，这增加了在这个冰冷世界的深海中可能存在外星生命的几率。恩克拉多斯的热液喷口看起来与地球上发现的一些喷口非常相似。
关于地球生命起源的主流理论之一假设，生命起源于海底的热液喷口，在那里，海水渗透过炽热的岩石，创造了富含能量和营养的环境，有利于第一个细胞的形成。今天，地球上活跃的热液喷口是海底绿洲，孕育着在黑暗中蓬勃发展的生态系统，与地表世界隔绝。在地球之外的其他地方找到热岩和水相互作用的地方，即使它远离太阳，生命也可能在那里蓬勃发展。这种系统可能在太阳系早期很常见，那时岩石行星和冰卫星在最初形成时仍然相对炽热和潮湿。但直到现在，科学家们还没有在地球以外的任何地方找到正在进行的热液活动的证据。
尽管过去十年中证据一直在缓慢积累，但这些证据仍然是间接的，并且有些初步。2005年，卡西尼号在恩克拉多斯南极附近神秘的温暖裂缝中发现了水蒸气羽流。在随后几次飞掠这颗卫星的过程中——包括几次穿过羽流的飞行——该探测器几乎证实，在南极周围30至40公里厚的冰层下存在一个10公里深的海洋。卡西尼号在穿过羽流时遇到的蒸汽是咸的，像海水一样，而且该探测器测量到恩克拉多斯引力场的微小变化，表明海洋直接位于卫星的岩石核心之上。
但没有人知道这个海洋是如何与喷水的地表裂缝连接的，许多研究人员认为这颗卫星的核心会太冷而无法维持热液活动。恩克拉多斯大约有英格兰那么大，就冰卫星而言，它是一个相对较小的矮子，缺乏足够的质量来保留其形成的热量或拥有大量的发热放射性元素。根据这些基本估计，这颗卫星应该完全冻结。相反，恩克拉多斯大部分维持海洋的热量被认为来自其绕土星的轨道。当这颗卫星围绕这颗环状行星运行时，两个天体之间的引力相互作用导致恩克拉多斯的内部弯曲，通过潮汐摩擦产生热量。
一些科学家推测，这颗卫星的羽流甚至整个海洋都只是由恩克拉多斯轨道的小幅变化造成的短暂现象——在一个原本惰性和冰冻的世界中，温暖和活动的瞬间火花。其他人则认为，恩克拉多斯的海洋及其羽流可能是这颗卫星古老而持久的特征，从而增加了在那里找到生命的机会。
事实上，早在卡西尼号偶然发现恩克拉多斯的海洋之前，天文学家就掌握了数据来帮助解决其中一些谜团。2004年1月，当卡西尼号在星际空间接近土星系统时，其仪器记录到该探测器飞过了一阵弥漫的纳米级尘埃粒子雨，这些粒子不知何故从该系统中被喷射出来。随后的尘埃遭遇以及建模工作表明，这种物质来自土星E环中受限的冰粒子，E环是一个由恩克拉多斯羽流供给的稀薄环状物质。在这项本周发表在《自然》杂志上的新研究中，科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家徐善杰与一个国际团队合作，通过实验室实验、计算机建模以及对原始卡西尼数据的更详细分析，追溯了这种尘埃的起源和动态。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
先前对卡西尼数据的分析表明，尘埃粒子主要由硅组成。徐善杰和他的同事认为，富含硅的尘埃是二氧化硅——石英的主要成分——而不是纯硅或碳化硅，后者被认为更难让像恩克拉多斯这样的卫星产生。只有两种方法可以制造如此小的二氧化硅颗粒——“自上而下”，通过较大颗粒的研磨碰撞，或者“自下而上”，通过一些微观化学反应。卡西尼号遇到的二氧化硅尘埃粒子似乎都在2到8纳米之间，这种分布非常狭窄，基本上排除了自上而下的形成。假设卡西尼号观察到的粒子是由二氧化硅制成的，那么唯一合理的自下而上来源是恩克拉多斯的岩石核心，在那里二氧化硅可以被海水浸出，然后排放到地表。
徐善杰承认存在其他自下而上的形成方法，但他指出，这些方法只能在良好控制的实验室条件下工作。“因此，除非发生了一些非常奇怪的事情，否则我们认为我们的解释是可靠的，”他说。
在一系列为期数月的实验室实验中，旨在模拟恩克拉多斯可能的内部条件，徐善杰和他的同事们只能通过非常特定的热和化学条件制造出类似大小的二氧化硅颗粒。推断到恩克拉多斯的内部，实验表明，这颗卫星的核心-海洋界面必须接近沸水的温度，并且这种水比地球海洋略咸且更碱性。一旦从岩石核心中浸出，二氧化硅将在海洋底部附近的富集水中以秒为单位结晶，形成纳米粒子，然后随着温暖的对流液体向上流动，在几个月到几年的时间内到达地表裂缝。
如果这一切都是真的，那么恩克拉多斯多尘、冰冷的羽流就不是一种肤浅的地表现象，而是在整个卫星内部发生的深层过程的表达。卡西尼号计划再进行三次与恩克拉多斯的相遇，包括最后一次穿过羽流的俯冲，然后它将被送入土星大气层进行炽热的死亡，以避免撞击和污染这颗环状行星的冰卫星。探测羽流以了解更多关于恩克拉多斯生命前景的信息——过去和现在——将是未来任务的任务。美国宇航局目前正在考虑在2020年代执行前往木星卫星欧罗巴的任务，欧罗巴是另一颗冰卫星，拥有更大、甚至更神秘的地下海洋。但来自恩克拉多斯的最新消息可能会动摇这一决定——预计很快就会有一些科学家倡导将土星这颗不起眼的卫星作为人类下一个外太阳系使者的首选、颠覆性的黑马目标。
一项新的任务还可以解决最新发现提出的其他谜团。推断出的恩克拉多斯海洋的碱度和盐度与卡西尼号之前对羽流的测量结果一致，但其核心的估计温度令人惊讶。即使有大量的潮汐摩擦，考虑到寒冷的覆盖海洋可以有效地消除核心的大部分热量，如此持续的高温也难以解释。最有可能的情况是，核心实际上是断裂和多孔的，其热量由潮汐摩擦和蛇纹石化共同提供，蛇纹石化是水和岩石之间产生热量的化学反应。也就是说，恩克拉多斯炙热的核心实际上可能有点像一颗破碎的心，通过潮汐力不断地将海水泵入其断裂的血管中来维持生命。但只有对这颗卫星的进一步观测才能验证这一想法。
根据徐善杰及其合作者的动力学模型，在尘埃粒子与羽流中的水一起喷发后，它们会冻结成冰粒，其中速度最快的会逃脱恩克拉多斯的引力，到达E环。在那里，它们会在土星强大的磁场中捕获的等离子体离子的碰撞下散落到星际空间之前停留数年。当卡西尼号在土星外围探测到喷射出的尘埃时，它实际上看到了徐善杰所说的“恩克拉多斯的硅足迹”。他说，从那里，这些粒子可能会在太阳风中飞舞，“成为星际尘埃——我们太阳系的硅足迹”。
徐善杰说，恩克拉多斯的硅足迹表明，尘埃与光本身一样，值得被视为天文学最重要的工具之一。他说，总有一天，我们可能会在太空中的“尘埃天文台”上拥有一架“尘埃望远镜”，收集散落的漂浮物碎片，并将它们追溯到令人难以置信的遥远的其他世界和时代。