土星冰冷的卫星土卫二可能拥有生命的基石

这幅艺术效果图展示了冰羽以高达800英里/小时的速度从土卫二喷射出来。信用:uux.cn/美国国家航空航天局

（神秘的地球uux.cn）据加州大学圣地亚哥分校（米歇尔·富兰克林）：随着天体物理学技术和研究的不断进步，一个问题仍然存在:宇宙中的其他地方是否存在生命？仅银河系就有数千亿个天体，但科学家们经常在他们的持续搜索中寻找三个关键元素:水、能源和有机物质。有证据表明，土星的冰卫星恩克拉多斯是一个包含这三者的“海洋世界”，这使它成为寻找生命的主要目标。

在为期20年的任务中，美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船发现冰羽以大约每小时800英里(400米/秒)的速度从土卫二表面喷出。这些羽状物为收集样本和研究土卫二海洋的组成及其潜在的可居住性提供了一个绝佳的机会。然而，直到现在，还不知道羽流的速度是否会分裂冰粒中包含的任何有机化合物，从而降解样本。

现在，来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经展示了明确的实验室证据，表明在这些冰羽中运输的氨基酸可以在高达4.2公里/秒的撞击速度下存活，支持他们在航天器采样期间进行检测。他们的发现发表在《国家科学院学报》上。

从2012年开始，加州大学圣地亚哥分校化学和生物化学杰出教授Robert Continetti和他的同事定制了一台独特的气溶胶撞击光谱仪，旨在研究单个气溶胶和粒子在高速下的碰撞动力学。虽然不是专门为研究冰粒撞击而建造的，但事实证明它正是研究冰粒撞击的合适机器。

Continetti说:“这个装置是世界上同类装置中唯一一个可以选择单个粒子并将其加速或减速到选定的最终速度的装置。”“在各种材料中，从几微米直径到数百纳米，我们能够检查粒子的行为，例如它们如何散射或它们的结构在撞击时如何变化。”

2024年，美国国家航空航天局将发射欧罗巴快船，前往木星。木卫二是木星最大的卫星之一，是另一个海洋世界，与土卫二有着相似的冰成分。Clipper或任何未来的土星探测器都有希望能够在冰粒中识别出一系列特定的分子，这些分子可以指出这些卫星的次表层海洋中是否存在生命，但这些分子需要在它们从月球上快速喷出并被探测器收集后存活下来。

尽管对冰粒中某些分子的结构进行了研究，Continetti的团队首次测量了单个冰粒撞击表面时会发生什么。

为了进行这项实验，使用电喷雾电离制造了冰粒，其中水被推过保持在高电压下的针，诱导电荷将水分解成越来越小的水滴。然后，液滴被注入真空中，并在那里冻结。

该小组测量了它们的质量和电荷，然后使用图像电荷探测器在它们飞过光谱仪时观察颗粒。实验的一个关键要素是安装一个微通道板离子检测器，将撞击时刻精确到纳秒。

结果表明，氨基酸——通常被称为生命的基石——可以在高达4.2公里/秒的撞击速度下以有限的碎裂进行检测

Continetti说:“为了了解太阳系中可能存在什么样的生命，你需要知道采样的冰粒中没有大量的分子分裂，这样你就可以获得使其成为自给自足的生命形式的指纹。”"我们的工作表明，有了土卫二的冰羽，这是可能的."

Continetti的研究也为化学本身提出了有趣的问题，包括盐如何影响某些氨基酸的可检测性。据信，土卫二包含广阔的含盐海洋——比地球上存在的还要多。因为盐改变了水作为溶剂的属性以及不同分子的溶解度，这可能意味着一些分子聚集在冰粒的表面，使它们更容易被检测到。

“这对于探测太阳系其他地方的生命而无需探测这些海洋世界卫星表面的意义非常令人兴奋，但我们的工作超出了冰粒中的生物特征，”Continetti说。“这对基础化学也有影响。我们很高兴能够跟随加州大学圣地亚哥分校创始教师哈罗德·尤里(Harold Urey)和斯坦利·米勒(Stanley Miller)的脚步，研究由冰粒撞击激活的化学反应形成生命建筑块的过程。”