研究表明：水可能不是外星生命的唯一标志

土星的卫星土卫二

说到寻找外星生命，科学家们主要关注的是哪里有水。现在研究人员提出，观察磷和钼等“生物必需”元素可以帮助判断一个世界的生命潜力。

地球上任何有水的地方都有生命存在，从地表上方的云层到地壳最深处。因此，对地球以外生命的探索通常集中在“适宜居住”的世界上，这些世界的温度有利于在其表面存在液态水。

金星表面想象图

例如，尽管金星表面目前的温度足以融化铅，但2016年的一项研究表明，它可能一直适合居住，直到最近的7.15亿年前。科学家们甚至推测，如果生命曾经存在于金星上，那么它可能仍然存在于它的云层中。

然而，“正如我们所知，生命当然还需要其他的成分，”这项研究的高级作者阿维·勒布说，他是位于剑桥的哈佛大学天文学系主任。例如，在地球上，决定海洋生物数量的关键元素可能包括氮和磷。制造蛋白质需要氮，氮和磷都是DNA和RNA的关键成分。研究人员指出，最近的几项研究表明，大约6.35亿至8亿年前海洋中磷的增加甚至可能有助于支持地球上动物的进化。

木卫二向外喷出羽状水柱

为了了解这些生物基本元素在外星生命进化中可能扮演的角色，研究人员关注的是它们在冰冻表面下的液体海洋世界的可及性，就像木星的卫星木卫二和土星的土卫二一样。“人们怀疑木卫二和土卫二冰层下可能存在生命，美国宇航局和欧洲航天局(ESA)都计划对他们进行探测，比如“木卫二号”探测器。

在地球，海洋中磷的主要来源是通过温和酸性雨水对所谓的长英质岩石的风化作用。研究人员称，磷通过热液活动而从地球海域中被去除；先前的研究表明，土卫二和木卫二也存在热液活动。

土卫二地层结构想象图

来自木星的辐射不断地冲刷欧罗巴的表面，产生一种被称为氧化剂的分子，而欧罗巴的冰表面不断搅动，这些氧化剂可以进入欧罗巴隐藏的海洋，在那里它们可以与硫化物发生反应，使水呈高酸性。因此，尽管高酸性的海洋可能会扼杀生命的机会，但欧罗巴可能拥有足够的磷来维持生命，研究人员说。

相比之下，先前的研究表明土卫二的地下海洋可能是强碱性的。在新的研究中，科学家们计算，如果一个世界海洋是中性或碱性，具有热液活动，“磷可能在很短的时间尺度内完全从地下海洋世界被移除，当然这是与太阳系的年龄数百万年相比而言。”研究报告的主要作者曼纳什·林格姆说，他是哈佛大学的天体物理学家。

科学家们还提出，钼、锰和钴等微量金属也可能被证明具有生物活性。“钼在几种酶中起着至关重要的作用，最显著的作用是固定氮，也就是说，它可以打破将大气中的氮原子成对地固定在一起的强大的化学键，并将产生的单个氮原子“固定”成重要的有机分子，此外，钼还影响许多生物体的蛋白质合成、代谢和生长”，林格姆解释说。

此外，“锰在叶绿体中通过光合作用产生氧气的环境中起着重要作用，”林格姆说。“钴在新陈代谢方面有多种生物作用——最显著的是，它形成了维生素B-12的一个组成部分。”

“可居住区域的想法可以追溯到1950年代，从那时起我们已经学到了很多，比如地下海洋的存在，因此，把我们对宜居性的思考从水转移到对生命至关重要的特定元素和化学物质上是很重要的。”在纽约罗切斯特大学的天体物理学家亚当·弗兰克说，他没有参与这项研究。

有一种方法可以远程观察太阳系外的外星世界是否具有生物本质元素，那就是观察它们的恒星，这可能会揭示它们的行星和卫星的组成。林格姆说，恒星中存在的元素会产生一种独特的光谱，在它的星光中可以看到颜色，“因此可以为我们提供一些关于环绕恒星运行的行星的可居住性的信息。”

如果一个世界的生物基本元素水平很低，就会限制我们所知的生命潜力。林格姆说，“虽然新的研究表明，未来对木卫二和土卫二的探测只有很小的机会探测到生命，但它们是“一个伪造我们生命模型的绝佳机会，因此我们支持这样的任务”。

在纽约伊萨卡康奈尔大学行星科学家乔纳森·卢宁，警告说：“这些是基于简单假设的计算，我们必须永远记得行星和卫星比我们预期的要复杂，这是行星探索发现的一个教训。所以我们不应该把结果作为定论，而应该作为一种指向未来任务应该进行的一些观察的方式。”

科学家想象的硅基生命

研究人员提醒说，尽管生物基本元素在某个星球上的平均水平可能很罕见，但在这个星球上，这些元素的含量和生命的可能性都更高。当然，研究人员只解释了我们所知道的生命，“我们不知道的生命可能会遵循与地球不同的化学路线，这将是比我们所知道的生命更令人兴奋的发现。”勒布说。

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