在土星月球的外星海洋中發(fā)現(xiàn)復雜化學的新證據(jù)

對美國宇航局卡西尼號探測器近二十年前收集的數(shù)據(jù)進行了重新審視，揭示了新的、復雜的有機分子土星冰冷的衛(wèi)星土衛(wèi)二——指向其隱藏的海洋深處發(fā)生的誘人化學反應。

在土衛(wèi)二外殼裂縫中噴出的水冰羽流中，由德國斯圖加特大學的天體生物學家 Nozair Khawaja 領導的一個團隊發(fā)現(xiàn)了大量有機分子，其中包括在這種情況下首次發(fā)現(xiàn)的幾種有機分子。

這項研究標志著首次對新噴出的羽流顆粒進行詳細的化學分析，而不是土星中較舊的、經(jīng)過太空風化的顆粒E環(huán).

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盡管鍛造這些分子的過程是非生物的或非生物的，但其中許多對生物系統(tǒng)至關重要，或者可以作為生命的前體。

“從我們在卡西尼號數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的有機分子到潛在的生物學相關化合物，有許多可能的途徑，這增加了月亮是宜居的，”Khawaja 說.

更有趣的是，檢測到的分子暗示著一個類似于地球上一些環(huán)境的環(huán)境，我們知道生命在其中繁衍生息——深海熱液系統(tǒng).地球上的熱液噴口生產(chǎn)許多相同類別的有機物，新結果表明類似海底化學今天可能活躍在土衛(wèi)二上。

土衛(wèi)二是太陽系中最有希望尋找的地點之一外星生命.我們知道，它的深處是一片浩瀚的液態(tài)海洋千米厚冰冷的外觀;事實上，卡西尼土星探測器多次潛水，穿過從下方噴出的巨大水蒸氣和冰羽流。

此外，土衛(wèi)二被土星系統(tǒng)中發(fā)揮作用的引力復雜性拉動的方式拉動和推動核心，從而產(chǎn)生大量的內(nèi)部熱量。

在寒冷的土星距離太陽較遠的地方，我們所知道的地球上的生命可能很難依賴光合作用。然而，在地球海洋深處，來自太陽的光永遠無法到達的地方，生態(tài)系統(tǒng)在炎熱的火山噴口周圍繁衍生息將維持生命的化學物質噴入周圍水域。科學家們認為，土衛(wèi)二上可能存在類似的噴口。

從土衛(wèi)二噴出的卡西尼號物質樣本形成土星的E環(huán)主要由微小的冰粒組成，揭示了有機分子的存在。對 2005 年至 2015 年間直接從羽流中收集的樣本的分析也表明，在月亮的海洋。

然而，使用卡西尼號的宇宙塵埃分析儀 （CDA） 儀器對收集的數(shù)據(jù)進行詳細分析存在一些障礙。CDA 從土星的 E 環(huán)收集了數(shù)十萬個冰粒光譜，提供了大量可供梳理的數(shù)據(jù)。此外，羽流飛越數(shù)據(jù)的噪聲明顯更大，這使得它們的分析更具挑戰(zhàn)性。

2008 年，卡西尼號以每秒 17.7 公里（11 英里）的驚人速度沖過羽流，這是所有卡西尼號中最高的速度土衛(wèi)二飛越.這種速度產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無法通過任何其他方式獲得，即使它非常嘈雜。

“冰粒中不僅含有冰凍水，還含有其他分子，包括有機物。”Khawaja 解釋道.

“在較低的撞擊速度下，冰會破碎，來自水分子簇的信號可以隱藏某些有機分子的信號。但是當冰?？焖僮矒?CDA 時，水分子就不會聚集，我們有機會看到這些以前隱藏的信號。

使用新開發(fā)的分析技術——包括實驗室光譜與大型開放數(shù)據(jù)庫的匹配——他和他的同事能夠穿透噪聲并找到這些信號，與 E 環(huán)中的舊材料相比，揭示了從土衛(wèi)二內(nèi)部新鮮噴射的化學物質。

結果揭示了一系列芳烴、醛、酯、醚和烯烴，以及氮氧化合物的暗示。這些化合物的存在證實，在土星 E 環(huán)中發(fā)現(xiàn)的類似分子起源于土衛(wèi)二內(nèi)部，而不是太空風化的產(chǎn)物。

與早些時候卡西尼號的發(fā)現(xiàn)之鹽類、氫氣和磷酸鹽，這意味著六種中的五種CHNOPS 元素現(xiàn)在已經(jīng)檢測到對生命至關重要。硫磺是唯一可以找到的。

該團隊表示，這些化合物都是非生物產(chǎn)生的，但其中許多是生物化學的前體。此外，它們與熱液環(huán)境一致——這是迄今為止土衛(wèi)二上存在這些系統(tǒng)的最佳證據(jù)。

從這里開始，研究的可能性比以往任何時候都更加令人興奮。

“即使沒有在土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)生命也將是一個巨大的發(fā)現(xiàn)，因為它提出了一個嚴重的問題，即為什么在適當?shù)臈l件下沒有生命存在于這樣的環(huán)境中，”Khawaja 說.

“我們目前正在探索的數(shù)據(jù)中還有更多內(nèi)容，因此我們期待在不久的將來發(fā)現(xiàn)更多信息。”

該研究已發(fā)表在自然天文學.

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