研究表明，美国国家航空航天局只需要一粒冰就可以探测到太阳系中的外星生命

December2017

一项新的实验室实验表明，航天器上的仪器可以探测到土星卫星恩克拉多斯喷出的冰粒中的生命迹象。（图片来源：美国国家航空航天局）

（）据美国生活科学网站（Sharmila Kuthunur）：实验室实验首次揭示，在太空中穿越冰羽的航天器可以帮助科学家发现外星生命——即使它只是几粒冰中的微小细胞。

如果外星生命存在于土星的卫星恩克拉多斯或木星的木卫二上，那么目前最容易找到证据的方式就是从卫星上喷发出巨大的间歇泉。正如最近对恩克拉多斯的研究所表明的那样，这些强大的羽状物源自每颗卫星广阔的地下海洋，并通过其冰壳的裂缝喷出到太空，运送科学家认为可能注入细菌细胞和其他有机分子的冰粒。新的研究表明，通过这些羽状物飞行的航天器可以识别出可能被冰包裹的生命迹象。

西雅图华盛顿大学的研究员、这项新研究的主要作者Fabian Klenner告诉《现场科学》：“我们能很好地识别出这些谷物中的细菌细胞，真是令人惊讶。”。“即使只有极少数谷物中的一小部分，我们也可以用这些仪器找到它。”

通过对恩克拉多斯和木卫二的羽状物进行采样和分析，科学家们可以了解其地下海洋中是否存在对生命友好的分子。但是，在这些冰冷的卫星向太空喷射的数十万颗冰粒中，细菌细胞可能只集中在其中的一小部分。

冰上细胞

为了在实验室中模拟这种情况，Klenner和他的团队将冻干细菌Sphingopyxis alaskensis的细胞混合在液态水中，平均每滴中有一个细菌细胞。Klenner在接受《现场科学》采访时表示，阿拉斯加S.alaskensis通常出现在阿拉斯加海域，生活在寒冷的环境中，可以靠低营养物质生存，“这使它比我们从地球上了解到的许多其他生物更类似”。

他在一份声明中说：“它们非常小，所以理论上能够适应从像恩克拉多斯或木卫二这样的海洋世界排放的冰粒。”。

周五（3月22日）发表在《科学进展》杂志上的一项研究描述了这项实验，研究人员使用一根非常细的管子将水注入一个小的真空室。Klenner告诉Live Science，水滴直径为15微米，“比太空中的冰粒大一点，但仍然非常小”。

然后，激光束使水滴和里面的细菌带电。研究人员利用航天器能够执行的质谱技术收集了粒子的光谱，这是对粒子发射的不同波长光的测量，可以揭示它们的成分。他们发现了大量的氨基酸和脂肪酸，以及其他明显指向细菌细胞的迹象，他们知道细菌细胞已经在水样中了。

结果表明，即使只有1%的细胞被包裹在微小的冰粒上，其化学特征也会很明显。



艺术家对恩克拉多斯可能的热液活动的概念。（图片来源：NASA/JLP加州理工学院）

Klenner在声明中说：“我们的研究结果让我们更有信心，使用即将推出的仪器，我们将能够探测到与地球上类似的生命形式，我们越来越相信这些生命形式可能存在于海洋卫星上。”。

例如，在一次持续三到四年的任务中，航天器可以在多次飞越目标时对数十万粒（如果不是数十亿粒的话）进行采样。Klenner告诉Live Science，即使其中一些颗粒显示出与研究人员发现的光谱相似的光谱，“这是细菌细胞或细胞片段的可能性也不会太大”。“最酷的是，你只需要在一把这样的谷物中找到一个细胞，这些仪器就能告诉你是否有细菌细胞。”

2005年，美国国家航空航天局卡西尼号宇宙飞船上的尘埃分析仪发现了土星卫星恩克拉多斯喷出的羽状物，每次飞越只能记录到30到300个粒子。因此，Klenner告诉《现场科学》，该探测器“如果存在细菌细胞，肯定无法找到它们”。

美国国家航空航天局的另一个名为“木卫二快船”的任务计划于今年10月发射，前往木星的冰卫星木卫二进行研究。该任务可以在每次飞越过程中采集10000至100000个单独的冰粒，如果月球上存在细菌细胞，则增加了检测细菌细胞的机会。

研究合著者、柏林自由大学行星科学教授Frank Postberg在声明中表示，使用这些仪器，“在结冰的卫星上发现生命或生命痕迹可能比我们想象的更容易”。“当然，如果那里有生命，并且希望被来自地下水库等环境的冰粒包围。”