本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
自从发现神秘的温暖“虎纹”裂缝以及从土卫二南部地区喷发出的引人注目的类间歇泉羽流的水蒸气以来,这颗冰冷的卫星已从一个次要的考虑对象转变为天体生物学的主要目标。
在卡西尼号任务如同化身般存在于土星系统的这些年中,我们已经看到越来越有说服力的证据表明,土卫二不仅仅是一个明亮的反光冰球,而是一个远不止于此的星球。 简单来说,这颗卫星拥有一个巨大的内部液态咸水海洋。
这些水通过裂缝系统和(我们推测的)深层管道以可见的羽流形式喷射出来,高度达数百英里,穿过可能平均厚度为 10 公里到 40 公里的冰壳。 事实上,从土卫二喷射出的物质如此之多,以至于形成了土星巨大的 E 环——以大约 20 万公里的轨道半径环绕着这颗巨大的行星。
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卡西尼号使用从未专门为应对此类挑战而设计的仪器,已经证明这些水的盐度与地球海洋大致相同,并且还含有硅酸盐纳米颗粒。 这些数据共同强烈暗示水曾与某种深海热液系统的热岩石和矿物质接触过。 这正是我们在地球自身水域的洋中脊沿线发现的那种环境。 而且正是那种可以支持,甚至可能产生生命的环境。
现在,Waite 等人在《科学》杂志上发表了研究结果,提供了土卫二羽流中另一种物质的证据:分子氢。 通过对卡西尼号在最近一次土卫二飞掠(最近距离约为 49 公里)期间的质谱仪数据进行了一些熟练而有条不紊的分析,研究人员令人信服地证明,检测到的分子氢起源于卫星内部深处。
具体而言,在地球上,当水与热液系统中含有还原性含铁矿物质的岩石发生反应时,会产生分子氢。 当这种简单的分子漂浮在氧化剂的“汤”中时,它对微生物来说是极好的食物——就像在这些系统中一样。 一个特别有力的例子是我们称之为甲烷生成的代谢过程。 饥饿的微生物使分子氢与二氧化碳反应生成甲烷——并提取它们所需的生化能量。 就代谢过程而言,这是一个重要的过程,并且是在地球上具有古老遗传谱系的过程。
但是,土卫二内部深处的条件实际上适合产甲烷生命吗? Waite 等人认为,情况很可能如此。 特别是,我们对土卫二海洋可能具有的碱度(约 pH 9-11)的了解,以及新观察到的分子氢与水的混合比(在羽流中约为 0.01),都指向一个环境,该环境很容易跨越甲烷生成成为有利生命策略的化学最佳点。
这并不是土卫二存在生命的证据,但这非常诱人,令人想象在那个黑暗深渊中正在发生什么。 我们实际上已经看到羽流中存在甲烷,但我们不知道是否有任何甲烷是生物产生的——要确定这一点将需要新的仪器和新的任务。
真正引人入胜的是,这对于我们在整个太阳系中寻找生命意味着什么。 退后一步想一下,假设我们在真正详细研究火星之前就遇到了土卫二及其海洋。 如果是那样的话,我不确定我们是否还会对这颗红色星球及其寒冷、干旱的景观如此感兴趣。 火星最好的日子可能已经过去了。 现在它是一个可能曾经辉煌过的地方。
当然,从工程角度来看,探索火星仍然相对容易一些,而且即使在今天,它也可能孕育着地下生命。 但是土卫二呢? 土卫二就像树上的成熟水果,而我们却一直抓住地面上干瘪的果核。