在土星的卫星土卫二的海洋中可能存在缺失的生命元素

By Keith Cooper

2022/10/3

Search For Life

由于这个月球的海洋化学的一个新认识在土卫二上生命的机会刚刚已经上升。

艺术家的土卫二上的羽流的描绘。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)

新的研究揭示在土星的卫星土卫二内部的海洋可能被磷增富，磷是如我们知道它的对生命的一个重要元素。

磷是一个生命的生物化学的重要成分。例如，它与糖结合来给DNA提供一个将四个核碱基连接到双螺旋上的“主干骨”。磷也被用于细胞膜和骨骼中以及在一个叫三磷酸腺苷的分子中，这携带代谢能量绕身体。

而先前的研究已经提出过磷在土卫二上是罕见的。科学家们经由在这个月球冰冷的表面中深的喷口虎条纹喷洒出去巨大的水间歇泉捕捉到了这个海洋的组成的一瞥。在先于它的2017年使命结束的数次机会上。

美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船飞过并“品尝了”这些间歇泉，分析化学成分。宇宙飞船探测到了对我们所知的生命是重要的元素和分子，包括有机分子如甲烷，加上氨、碳、氮、氧，可能硫化氢。

然而磷的缺乏是值得注意的。2018年，由哈佛大学的马纳斯维·林格姆和阿维·娄埃布的研究得出结论，土卫二海洋中的磷会是非常稀缺的，因为在海床岩石中的磷会慢慢溶解进海洋中。在地球上，磷是通过土卫二缺乏的干燥陆地的风化被弄得可利用的。

然而，由中国科技大学资深研究科学家郝计划（Jihua Hao）领导的一项新研究与这些之前的发现相矛盾，声称2018年的研究使用了过时的土卫二岩石海底的地球化学模型。

研究合著者圣安托尼奥的西南研究所的资深研究科学家克里斯托弗·格莱恩在一份声明中说，“虽然生物必需的元素磷还没有被直接识别，但我们的团队发现了它的在这个月球冰壳下海洋中可利用性的证据”。

利用基于最新可利用数据的新模型，郝和格莱恩的团队模拟了富含磷的叫磷酸盐的矿物怎样从土卫二的岩石核溶解进海洋中。特别是，该研究小组发现了一种叫做正磷酸盐的矿物的溶解率会比以前研究提出的远更高，能够以高的足够刚好在几万年内支持生命的浓度充满海洋。这种高浓度是可能的一个原因是海水中碳酸氢盐的存在，它的化学性质允许磷酸盐在海洋中积累。

土卫二内部的横截面显示含磷矿物怎样能溶解成正磷酸盐，而正磷酸盐然后能增富海洋，但潜在的被间歇泉吐入太空。 (Image credit: SwRI)

格莱因说，“支撑的地球化学有一种优雅的使溶解磷的存在不可避免的简单性，达到接近于或甚至比那些在现代海水（在地球上）更高的水平，这对天体生物学意味着我们能比以前土卫二的海洋是可居住的更有信心”。

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尽管诱人的可能性，但这些发现代表一个假设；来证明土卫二的海洋包含磷，一个未来前往土卫二的使命必须在定期从这个月球喷发的水间歇泉中直接的探测到正磷酸盐或其它由磷衍生的矿物。

格莱恩说，“我们需要回到土卫二来看是否一个可居住的海洋实在的可居住的”。

该研究结果于9月19日发表在《美国国家科学院院刊》上。