土星的冰冷卫星恩克拉多斯是寻找生命的吸引目标
土星的冰冷卫星恩克拉多斯是寻找生命的吸引目标。图片来源：uux.cn/NASA/ESA/ASI
（神秘的地球uux.cn）据《对话》（作者：弗林·艾姆斯）：土星上一颗名为土卫二的小型冰冷卫星，是寻找太阳系其他生命的主要目标之一。一项新研究进一步支持土卫二是一个适宜居住的世界。
这些新研究成果的数据来自卡西尼号航天器，该飞船于2004年至2017年绕土星轨道运行。2005年，卡西尼发现土卫二冰壳裂缝中持续喷涌出类似间歇泉的水蒸气和冰粒。
在最新的研究中，柏林自由大学的诺扎伊尔·卡瓦贾和他的团队着手重新分析了来自土卫二南极的卡西尼样本。
土卫二尾焰中固体粒子的大多数分析均在土星的E环上进行。E环是环绕土星雄伟环系中的一个外扩散环。它不断补充土卫二羽流中的物质。但这些物质并非新鲜——暴露于太空辐射会改变其特性。
卡西尼号在一次特别快速的土卫二南极飞越时，分析了较年轻的物质。使用新鲜喷射的羽流材料确保了辐射干扰的消除。
那么，这些以及其他对土卫二样本的分析告诉我们关于土卫二的什么？早期卡西尼样本中发现含有钠盐，表明这些柱体由与岩石底部接触的地下液态水海洋供给。后来对土卫二相对于土星的“晃动”（旋转略有偏差）的观测表明，其冰冷外壳很可能完全与下面的岩石核心分离。
这意味着土卫二的地下海洋（夹在冰和岩石之间）是全球性的，横跨整个卫星。海洋很可能由潮汐弯曲维持，土星对土卫二的不断引力拉伸挤压，使土卫二升温，防止海洋结冰。
虽然间接地对海洋采样的能力，使得土卫二的适居性进行了更全面的调查——即土卫二是否包含我们所知生命所需的要素（即合适的能源和化学元素的混合物）。
采样羽流
卡西尼的羽流样本分析得益于一种称为“质谱”的技术。这一过程始于卡西尼号（以每秒公里速度飞行）与其收集的固体羽流物质之间的高速撞击。
这会打散较小的带电碎片。撞击后，仪器将碎片暴露在电场下，使其朝探测器方向移动。
随后利用化学碎片与探测器碰撞的时间来确定其质量和电荷。科学家们随后可以“拼凑拼图”，找出这些碎片曾经形成的分子身份。
在尝试确定适居性时，需要在数据中关注某些分子。有机物只是含有碳的分子。由于地球上的生命本质上是以碳为基础，探测任何形式的含碳分子都是良好的起点。
有机物已被在羽流材料中自信地检测到，包括“胺”，这些氨基酸可以是氨基酸的前体（氨基酸又可以是蛋白质的前体）。也曾观察到更大的“大分子”。但由于卡西尼乐器编制的限制，他们的确切身份目前尚不确定。
碳是“CHNOPS”元素之一（碳、氢、氮、氧、磷和硫），构成地球上生物体中大多数原子。除了硫，这些物质在羽流材料中均被有信心地探测到。
质谱仪还可以指示海洋中可用的能源类型。光合作用是地球生命的主要能源，但在土卫二内部不太可能实现，因为其海洋被数公里厚的冰层覆盖。光合作用需要光，而海洋几乎肯定是黑暗的。
幸运的是，生命还有其他方式可以从环境中提取能量。20世纪70年代末，在地球海洋深处发现了庞大的生态系统，围绕热液喷口——海底的裂缝，热水富含矿物质。
热液喷口周围存活的微生物是“化学合成”生命的形式。它们利用热液水中的各种物质进行化学反应，以获得所需的能量。
看起来，某些化学合成途径的成分，如二氧化碳和氢气，在土卫二的海洋中有足够的量，理论上使其成为可行的能源来源。
事实上，羽流物质中的氢含量如此之大，需要在土卫二海洋中找到现今的水源来解释，很可能是热液喷口。
最新研究
当然，我们需要谨慎使用羽流材料来推断海洋内部的成分。羽流形成过程中（当它穿过冰层进入太空时）的过程可能会稀释或浓缩某些物质。强烈的辐射还可能引发羽流中的化学物质反应，使物质无法代表其来源的海洋。
通过分析新喷射的羽流物质，最新研究解决了这一问题。由于速度更快，此次掠过中获得的样品应以碎片化的方式出现，使更多类型的分子在数据中显现。
采集的样本中确实包含了新物质，以及一些已知的，证实它们来自土卫二内部，而非辐射改变。一些新检测的物质进一步暗示了热液起源。
鉴于土卫二潜在适居性，欧洲航天局计划在2040年代发射一项任务，执行土卫二飞掠，甚至可能绕其轨道着陆。
通过升级的仪器套件，任务旨在寻找羽流物质中生命的证据。如果生命存在于土卫二深处的热液系统周围，那么它前往海顶并进入太空的旅程可能漫长且艰难。
然而，华盛顿大学的法比安·克莱纳及其同事最近的研究显示，即使是冰粒中的单个细菌细胞，也能通过质谱法被检测到。因此，人们仍然希望，如果土卫二中有生命，那么它的证据可能漂浮在太空中，等待我们来见到它。
