土星的惊喜：美国宇航局在土卫二上发现了激发生命的能量来源和分子
这幅插图展示了土星的冰卫星土卫二，从土卫二南极地区的裂缝中喷出的冰粒、水蒸气和有机分子。来源:美国国家航空航天局/姓名
一项研究放大了美国宇航局的卡西尼号在土星冰冷的卫星上收集的数据，发现了生命的关键成分和为其提供燃料的增压能源的证据。
科学家们已经知道，从土星的卫星土卫二喷出的巨大的冰粒和水蒸气羽流富含有机化合物，其中一些对我们所知道的生命很重要。现在，科学家们分析了美国宇航局卡西尼号任务的数据，进一步证明了宜居性:他们发现了氰化氢的有力证据，氰化氢是生命起源的关键分子。
研究人员还发现了证据，表明隐藏在月球冰冷外壳下并提供羽流的海洋拥有强大的化学能来源。到目前为止，人们还不知道这种能源是以几种有机化合物的形式存在的，其中一些在地球上是生物的燃料。
这一发现发表在12月14日的《自然天文学》杂志上，表明这颗小卫星内部的化学能可能比之前认为的要多得多。可用的能量越多，生命就越有可能繁殖和维持下去。
土星卫星土卫二地下海洋的水从巨大的裂缝中喷射到太空中。美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船于2010年拍摄了这张照片，并对冰粒进行了采样，科学家们正在继续从这些数据中获得新的发现。来源:NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所
“我们的工作提供了进一步的证据，证明土卫二是一些最重要的分子的宿主，这些分子既可以创造生命的基石，也可以通过代谢反应维持生命，”哈佛大学的博士生乔纳彼得说，他在南加州的美国宇航局喷气推进实验室工作时进行了大部分研究。“恩克拉多斯不仅似乎满足了宜居性的基本要求，而且我们现在对那里可能形成的复杂生物分子以及可能涉及的化学途径有了一些了解。”
多才多艺，精力充沛
“氰化氢的发现特别令人兴奋，因为它是大多数生命起源理论的起点，”彼得说。正如我们所知，生命需要构建模块，比如氨基酸，而氰化氢是形成氨基酸所需的最重要、最通用的分子之一。由于氰化氢分子可以以多种不同的方式堆叠在一起，研究作者将其称为氨基酸前体的瑞士军刀。
“我们越是试图通过测试其他模型来在我们的结果中找出漏洞，”彼得补充说，“证据就越有力。”最终，很明显，如果不包括氰化氢，就没有办法匹配烟羽的组成。”
美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船拍摄到的这张土卫二的反射图像，位于中心，它正在绕土星运行。2007年的照片中还有另外两颗卫星:徘徊在土星环附近的明亮斑点潘多拉，以及右下方的土卫一。资料来源:美国宇航局/喷气推进实验室/空间科学研究所
2017年，科学家在土卫二上发现了化学物质的证据，如果土卫二海洋中存在生命，这些化学物质可能有助于维持生命。烟柱中二氧化碳、甲烷和氢的结合暗示了甲烷生成，这是一种产生甲烷的代谢过程。甲烷生成在地球上广泛存在，可能对地球上生命的起源至关重要。
这项新工作揭示了额外的能量化学来源的证据，这些化学来源比甲烷的产生更强大、更多样化:作者发现了一系列被氧化的有机化合物，这向科学家们表明，土卫二地下海洋中有许多化学途径可能维持生命。这是因为氧化有助于推动化学能的释放。
“如果甲烷生成就像一个小的手表电池，就能量而言，那么我们的研究结果表明，土卫二的海洋可能提供更类似于汽车电池的东西，能够为任何可能存在的生命提供大量的能量，”喷气推进实验室的凯文·汉德说，他是该研究的合著者，也是导致新结果的主要研究者。
数学就是方法
早期的研究使用实验室实验和地球化学模型来复制卡西尼号在土卫二上发现的条件，而这项新研究的作者依赖于详细的统计分析。他们检查了卡西尼号离子和中性质谱仪收集的数据，该质谱仪研究了土星周围的气体、离子和冰粒。
通过量化数据中包含的信息量，作者能够梳理出不同化合物解释卡西尼号信号的细微差异。
彼得说:“当试图匹配观察到的数据时，有许多潜在的拼图可以组合在一起。”“我们使用数学和统计模型来找出最符合羽流组成的拼图组合，并充分利用数据，而不会过度解释有限的数据集。”
要回答土卫二上是否有生命起源，科学家们还有很长的路要走。但正如彼得指出的那样，这项新工作为生命提供了可以在实验室测试的化学途径。
与此同时，卡西尼号在发现土卫二是一颗活动卫星很久之后，仍在继续提供信息。2017年，该任务以故意将航天器送入土星大气层而告终。“我们的研究表明，虽然卡西尼号的任务已经结束，但它的观测结果继续为我们提供关于土星及其卫星的新见解，包括神秘的土卫二，”喷气推进实验室的行星科学家汤姆·诺德海姆(Tom Nordheim)说，他是这项研究的合著者，也是卡西尼号团队的成员。
参考文献:《探测土卫二羽流中的HCN和多种氧化还原化学》，作者:Jonah S. Peter、Tom A. Nordheim和Kevin P. Hand, 2023年12月14日，《自然天文学》。DOI: 10.1038 / s41550 - 023 - 02160 - 0
更多的一个关于使命
卡西尼-惠更斯任务是美国宇航局、欧洲航天局和意大利航天局的合作项目。喷气推进实验室是位于加州帕萨迪纳的加州理工学院的一个分支，为位于华盛顿的美国宇航局太空任务理事会管理这项任务。喷气推进实验室设计、开发并组装了卡西尼号轨道飞行器。
分享
推特
电子邮件
分享
以前的文章
更多关于sciitechdaily
空间
空间
健康
健康
地球
空间
空间
空间
相关文章
发表评论