土星最大的卫星土卫六泰坦最有可能不适合居住

魏洋1

这张照片显示了惠更斯号探测器从10公里高空拍摄的土星卫星土卫六的扁平投影（墨卡托）。这张照片拍摄于2005年1月14日，由欧洲航天局惠更斯号探测器搭载的下降成像仪/光谱辐射计拍摄。惠更斯号探测器由美国国家航空航天局喷气推进实验室管理的卡西尼号飞船送至土卫六。Credit: uux.cn/ESA/NASA/JPL/University of Arizona photo

（）据西安大略大学（杰夫·雷诺）：西方天体生物学家凯瑟琳·内什领导的一项研究表明，土星最大的卫星泰坦的地下海洋很可能是一个不适合居住的环境，这意味着在这个冰冷的世界找到生命的任何希望都在水中破灭了。

这一发现意味着太空科学家和宇航员在外太阳系找到生命的可能性大大降低。外太阳系是四颗“巨大”行星的家园:木星、土星、天王星和海王星。

“不幸的是，当我们在自己的太阳系内寻找外星生命形式时，我们现在需要稍微乐观一点，”地球科学教授Neish说。“科学界一直对在外太阳系的冰冷世界中发现生命感到非常兴奋，这一发现表明，这种可能性可能比我们之前假设的要小。”

识别外太阳系的生命是行星科学家、天文学家和美国国家航空航天局等政府太空机构感兴趣的一个重要领域，主要是因为这些大行星的许多冰冷卫星被认为有大片液态水的地下海洋。例如，土卫六被认为在其冰冷的表面下有一个海洋，其体积超过地球海洋的12倍。

“我们所知的地球上的生命需要水作为溶剂，因此在寻找地外生命时，富含水的行星和卫星令人感兴趣，”韦斯特地球和太空探索研究所的成员内什说。

在这项发表在《天体生物学》杂志上的研究中，奈什和她的合作者试图利用撞击坑的数据量化可能从土卫六富含有机物的表面转移到其地下海洋的有机分子的数量。

撞击土卫六的彗星融化了这颗冰冷卫星的表面，产生了与表面有机物混合的液态水。由此产生的融化比其冰壳密度更大，因此较重的水穿过冰层下沉，可能一直到达土卫六的地下海洋。

使用假设的撞击土卫六表面的速率，内什和她的合作者确定了在其历史上每年有多少不同大小的彗星撞击土卫六。这使得研究人员能够预测携带有机物的水从土卫六表面流向其内部的流速。

内什和研究小组发现，以这种方式转移的有机物重量相当小，每年不超过7500千克甘氨酸——最简单的氨基酸，构成生命中的蛋白质。这与一头雄性非洲象的质量大致相同。（所有生物分子，如甘氨酸，都使用碳——一种元素——作为其分子结构的骨架。)

“每年一头大象进入12倍于地球海洋体积的海洋中的甘氨酸不足以维持生命，”Neish说。“过去，人们通常认为水等于生命，但他们忽视了生命需要其他元素，尤其是碳的事实。”

其他冰冷的世界（如木星的卫星木卫二和木卫三以及土星的卫星土卫二）表面几乎没有碳，尚不清楚有多少碳来自它们的内部。土卫六是太阳系中有机物最丰富的冰质卫星，因此如果其地下海洋不适合居住，这对其他已知冰质世界的可居住性来说不是好兆头。

“这项工作表明，很难将土卫六表面的碳转移到其表面下的海洋中——基本上，很难在同一个地方同时拥有生命所需的水和碳，”内什说。



一幅艺术家的渲染图显示，一架蜻蜓四轴飞行器降落在土星卫星土卫六的表面，展开其转子并再次升空以勘测景观和大气。致谢:uux.cn/史蒂夫·格里本/约翰·霍普金斯大学

蜻蜓的飞行

尽管有了这一发现，但关于土卫六还有很多东西需要了解。对于尼什来说，最大的问题是，它是由什么组成的？

内什是美国国家航空航天局·蜻蜓项目的联合调查员，该项目计划于2028年发射一架机器人旋翼机（无人机）到土卫六表面，研究其前化学物质，或有机化合物如何形成和自我组织，以促进地球及其他生命的起源。

内什说:“用望远镜透过土卫六富含有机物的大气层来观察它，几乎不可能确定其富含有机物的表面的成分。”“我们需要在那里着陆，并对表面进行采样以确定其成分。”

迄今为止，只有2005年的卡西尼-惠更斯国际太空任务成功地将机器人探测器降落在土卫六上分析样本。它仍然是第一艘在土卫六上着陆的航天器，也是航天器有史以来距离地球最远的着陆。

“即使地下海洋不适合居住，我们也可以通过研究土卫六表面的反应来了解土卫六和地球上的前化学物质，”内什说。“我们真的很想知道那里是否发生了有趣的反应，特别是在有机分子与撞击产生的液态水混合的地方。”

当内什开始她的最新研究时，她担心这会对蜻蜓任务产生负面影响，但实际上这导致了更多的问题。

“如果撞击产生的所有融化物都沉入冰壳，我们就不会在水和有机物混合的表面附近获得样本。蜻蜓可以在这些区域寻找生命前反应的产物，告诉我们生命是如何在不同的星球上产生的。”

“关于土卫六表面海洋的宜居性，这项研究的结果比我想象的还要悲观，但这也意味着在土卫六表面附近存在更有趣的前生物环境，我们可以用蜻蜓上的仪器对它们进行采样。”