地球发现一个核能下的生态系统，有助于在木卫二上找到外星生命

木卫二，在其冰层覆盖的地壳之下是一片浩瀚的海洋，因此也让它成为地球人寻找外星生命的主要候选者。一项新的研究利用了矿井内部的条件来更好地理解这颗卫星上的生命是如何生存的。


木星的卫星木卫二，是吸引天体生物学兴趣的温床。在它冰冷的地壳下面有一个液态水的深海，通过木星与卫星之间引力的相互作用而获得能量保持温暖。

在NASA和欧洲航天局(ESA)计划2025年发起一个联合项目近距离地评估木卫二上生命存在可能性的同时，巴西圣保罗大学的研究人员利用地球上的相似环境开发了一个模型，以评估木卫二对微生物生存的适宜性。

发表在《科学报告》上的这项研究，研究了南非约翰内斯堡附近的Mponeng金矿。这个深矿井在不断漏水并且充满了放射性铀。

铀的存在将水分子分解成高反应的自由基，然后溶解周围的岩石并释放硫酸盐。研究人员发现，这些细菌可以利用硫酸盐来制造能量。

“这是第一次发现地球生态系统能够直接在核能环境下生存。”研究人员道格拉斯·加兰特在新闻稿中表示。

采用这种方法，能够让细菌在没有阳光的情况下生存。加兰特的团队表示，Mponeng矿井的环境正是木卫二海洋底部生命存在假设的一个完美模拟。

虽然木卫二表面的温度接近零度，但它的核心存在巨量热能，这是木卫二与木星强大的引力相互作用的结果，并且让这颗卫星的轨道非常椭圆。

因此，木卫二的轨道要么非常接近木星，要么远离木星。在这过程中木卫二经历几何变形，在伸展和放松交替状态下释放的能量使木卫二的表面能够存在液态水的海洋。

然而，仅仅加热液态水还不能证明能产生生命。研究人员称，生物活性是基于不同区域内分子、离子或电子浓度的差异而产生特定方向的流动，从而出现细胞呼吸、光合作用、ATP产生等过程。

包含氢分子、硫化氢、硫酸和甲烷等元素的热液喷发，是化学不平衡的重要来源和生物转导的潜在因素。这些热液资源正是地球上生命起源最合理的场景。

该研究小组评估了木卫二的化学不平衡是如何通过水的喷射而引起并导致了水和木卫二地壳上发现的化学元素之间的连锁反应。

然而，这一研究完全缺乏实证数据的支持。“这就是为什么我们寻找一种曾经出现过的更普遍的物理效应，这种效应就是放射作用。”加兰特说。

在Mponeng矿井2.8公里深处，研究人员发现了与地球上的生命变化历史有关的重大痕迹，以及类似于木卫二的陆地环境。在这里，一种细菌的生存不需要阳光而是借助水辐解，即通过电离辐射分解水分子。

木卫二的水量可能是地球的两倍，而且许多人认为这片海洋比原先预期的更像地球。加兰特表示，木卫二的海床与早期地球相似，“研究木卫二在某种程度上就像在回顾我们的星球。”

了解生物进化和生存的环境将有助于支撑2025年的木卫二之行。这个名为联合木卫二任务的远征，有望利用到这个最新知识在木卫二上寻找生命信号。

除了评估木卫二的可居住性和生物活性之外，这项研究也是了解宇宙生命起源和进化的一个途径。