天文
生命所需的关键元素在土卫二上都存在
生命需要六种关键元素。它们全部都存在于土卫二(土星的卫星恩Enceladus上)，包括磷。
2008年，NASA卡西尼号在离开土星卫星Enceladus时捕捉到了这幅马赛克图像。NASA/JPL/Space Science Institute
从太空看，土星的卫星Enceladus可能不像是一个适宜生命居住的地方。它的冰冷表面厚厚地覆盖着新鲜的冰，布满了陨石坑和喷射冰晶的活跃冰火山。但科学家们认为，在这个冰冻外壳下面隐藏着一个咸水液态海洋。借助海底热液喷口的能量和一些合适的成分，这里可能正好提供了生命演化和生存的环境。美国宇航局卡西尼号任务的新数据分析显示，从理论上，这个卫星拥有支持生命所需的所有化学物质。
根据周三发表在《自然》杂志上的一项研，一支国际研究团队发现，从Enceladus喷发的水柱中含有磷。他们通过检查卡西尼号在对土星系统进行13年调查期间收集的数据发现了磷。这是在地球以外的海洋中首次发现这种元素，这种元素是生命存在的基本组成部分。
研究作者、柏林自由大学的行星科学家Frank Postberg表示：“磷酸盐对地球上所有生命至关重要。没有磷酸盐，我们所知道的生命根本无法存在。我们没有理由认为，Enceladus上可能存在的生命(如果有的话)与地球上的生命有本区别。”
这一发现并未提供关于Enceladus上存在外星生命的证据。但磷的存在消除了那里可能演化出生命的一个主要障碍。Postberg表示，之前的研究曾暗示Enceladus的海洋可能不含磷。这一发现改变了科学家对这颗卫星潜在适宜居住性的看法，也可能指导对其他具有地下海洋的冰冷卫星(如木星的卫星欧罗巴)的研究。
卡西尼号于1997年发射，2004年抵达土星。它一直在那里研究这颗环状巨大气体行星及其卫星，直到2017年美国宇航局命令探测器冲入土星大气层自毁。在任务期间，卡西尼号多次飞越Enceladus，包括2005年的一次飞越，当时探测器发现了由冰晶组成的喷发物，捕获了卫星喷射出的冰晶。这些喷发物可能代表了逃逸到太空的海洋——行星科学家认为，一个液态水的全球海洋隐藏在卫星的冰壳下。
根据Postberg的说法，研究人员在卡西尼任务期间主要是为了寻找无机和有机化合物而查看冰晶数据。但在2017年，他的研究团队获得了欧洲研究委员会的一项资助，用于检查Enceladus冰晶数据的更大数据集。经过四年的工作，他们发现了以磷酸盐形式存在的磷。
磷是生命存在所需的六种关键元素之一，NASA喷气推进实验室的行星生物学家Morgan Cable表示，其他五种关键元素分别是碳、氢、氮、硫和氧。“当你将这些元素组合成不同的有机分子时，它们允许生物化学发生，细胞需要这些反应来维持生命，”Cable说。
磷酸盐尤为重要，因为它是DNA分子的主要支撑结构。它还是细胞膜和三磷酸腺苷(ATP)的关键组成部分，ATP为细胞活动提供能量。“这是所有已知生命的能量携带分子，能量货币，”Cable说，这种安排可能也适用于在Enceladus上出现的任何生命，尽管可能与其他元素的组合有所不同。
根据亚利桑那州立大学的行星地球化学家Mikhail Zolotov的说法，Enceladus的海洋与地球的化学成分有所不同，他还在周三发表在《自然》杂志上的一篇评论文章中谈到了这一研究。“在我们的海洋中，主要是食盐，如氯化钠，”Zolotov说。在Enceladus，盐是小苏打——就是你在厨房里能找到的那种东西。
Cable表示，地球上的许多海洋生物可以在Enceladus的水中生存得很好。但是，如果这个冰冷的卫星上确实演化出了生命，或者将来会演化出生命，那么它可能是微生物，而不是鱼类或鲸类的外星生物。这与Enceladus海洋的化学成分关系不大，而与那里可供生命利用的能量有关。
“在地球上，所有生命利用的主要能源直接或间接地都是阳光。你要么直接进行光合作用，要么吃进行光合作用的植物，要么吃吃植物的动物，”她说。阳光无法穿透卫星的冰壳，到达月球的水域，因此能量可能来自地热源——卡西尼号捕获的冰晶结构表明，这些晶体是在海底热液喷口附近形成的，那里的水与岩石内部相接触。
“如果你看看从那里获得的净能量与从阳光中获得的净能量，相差好几个数量级，”Cable说。“这意味着你可以支持一个微生物细胞群落，或者你可以有一小部分对能量需求较大的生物。”Enceladus的鲸类并非完全不可能，但它可能是“一个孤独的鲸鱼，唱着一首悲伤的歌，只有它自己，”她笑说。“那有多可怕？”
要知道Enceladus上是否存在任何形式的生命，需要再次前往这个卫星进行任务。目前还没有立即进行的任务，尽管有影响力的天体生物学十年调查建议在未来10年内对Enceladus进行一次NASA的旗舰任务。
但是，有两个任务即将前往与Enceladus类似的世界。欧航局木星冰冷卫星探测器(JUICE)任务于4月发射，将于2031年抵达木星，研究这颗巨大的气态行星及其冰冷的卫星甘尼米德、卡利斯托和欧罗巴。2024年，美国宇航局将发射欧罗巴探测器任务，预计到2030年抵达那颗卫星。Enceladus的最新发现让人们对那些其他冰冷表面下可能潜藏的东西充满了期待：这三颗卫星都被认为含有地下海洋。
本文译自 Popular Science，由 BALI 编辑发布。