新进展！土卫二上发现生命物质

美国宇航局的卡西尼号探测器拍到了土卫二上的间歇泉喷射出冰冻物质。供图：NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE

撰文：NADIA DRAKE

在小小的土卫二上，深海热液喷泉持续向太空中抛洒水、冰、二氧化硅，乃至含碳简单化合物这样稀奇古怪的东西，其中很多都是人们所熟知的维持生命必须成分。

目前，科学家们在一个“已逝”探测器发回的数据中，找到了更加有趣的发现：在一些较重的有机化合物中，数百个原子按环状、链状排列。这是目前为止在土卫二上发现的最复杂的有机物分子，也正是这一发现，让土卫二跻身太阳系内最有可能存在地外生命的地方。所提及研究论文于近日发表在了《自然》期刊。

“就我们目前所知，土卫二是我们寻找太空生命的最佳地点。在土卫二的海洋中现在可能真的存在微生物。”康奈尔大学的Jonathan Lunine如是说。

2005年底，探索土星的卡西尼号探测器发现土卫二上有冰水喷流，这令许多科学家惊喜不已。喷流从土卫二南极地区的裂纹喷出，其中的海水来自于土卫二冰盖之下的全球性海洋。多年来，科学家们一直在研究这些喷流，并计算土卫二海洋的盐度和酸度。从中已鉴别出甲烷等有机化合物，确定海床上的深海热泉为喷流提供了热量和能量。

但这次新发现的复杂分子，却带来了新的疑问：它们究竟是化学反应的产物，还是外星生命的线索？

“我们还无法回答这个重磅问题，但可以肯定的是，上面正在进行着某种活动，因此产生了有机化合物，所以我们才能从太空中探测到它。”该论文的第一作者、德国海登堡大学的Frank Postberg说道。

“土卫二大量地向卡西尼号探测器喷射高浓度有机物。这真是一个令人振奋的发现。”

尘埃探测器

尽管卡西尼号探测器于去年９月主动坠入土星，结束了自己的使命，但它传回的海量数据，仍然是一座有待发掘的巨大宝库。

这其中就包括卡西尼号探测器从E星环附近飞过时收集到的数据。E星环薄而透明，由土卫二喷出的尘埃与冰粒构成。当卡西尼号探测器从E星环边缘飞过时，上面专门用于探测宇宙尘埃的仪器与E星环的某些微粒碰撞，并因此反馈了微粒成分的信息。

Postberg和同事们决定，对从2004年至2008年期间，卡西尼号飞掠E星环时收集到的数据展开研究，因为在此期间，仪器设备遭受其它太阳系行星际微粒的污染最少。飞掠多达15次，探测器收集并分析了大约1万个尘埃微粒。Postberg和其同事们通过对其中约百分之一的微粒进行分析，鉴别出了复杂有机化合物的迹象。

他说：“这简直像是大海捞针。”

这些含碳的重分子依附在土卫二喷射出的水冰颗粒上，随之一起被喷射到了太空当中。卡西尼号由此经过，正好完成了收集工作。此外，据Postberg介绍，一些更大的分子重达数千个原子质量单位，这些巨型化合物就像是它们的碎片。

漂浮的薄膜

这是首次在土卫二上发现此类重有机物。此前，卡西尼号曾探测到较轻的气体分子，比如甲烷和乙烷，其中包含有一到两个碳原子和几个氢原子，重量大约在15个原子质量单位左右。

但此次新探测到的分子，重约200个原子质量单位，含有7-15个碳原子，若干氢原子，甚至还含有氮原子和氧原子。

美国宇航局喷气动力实验室的Morgan Cable介绍说：“尽管此前我们在地球之外也曾发现过大分子，但这是首次在液态水海洋中探测到它的存在。”他致力于在地球上一些看似不可能存在生命的地方寻找生命。（最近，科学家还在干冷的火星上发现了复杂有机物。）

“许多大有机分子无法在液态水中保持长时间稳定，因此，我们又面临着一个新的问题，那就是这些有机分子到底来自哪里？”

Postberg和同事们都认为，很可能是新形成的重有机物浮到土卫二地下海洋上层，然后漂浮到了南极地区喷水的裂缝附近。这样一来，它们就可以附着在冰粒上，随着从海床升起的气泡一起进入太空。

Cable说：“在我们的海洋最上层，也有一层有机分子形成的薄膜，你可以把它想象成一个由生命及其副产物构成的‘浮油层’。它覆盖着相当大一部分海洋。现在看来，土卫二上也有这样的薄膜。问题是，这层薄膜也是生命构成的吗？”

默默等待

此次的发现很是激动人心，尽管如此，这类富含碳原子的有机物还无法成为衡量生命存在的指标。在很多化学作用中也能形成这类结构，不一定需要地外生命的新陈代谢，。

“它们是在海底岩石与水相接的地方，通过非生命过程形成的吗？亦或是由微生物所产生的废弃物？这是一个问题，一个摆在我们面前大大的问题。”

本质上看，科学家们通过这些分子了解到，土卫二冰盖之下的环境能够进行极端复杂的化学反应。但是这些化学反应，究竟是完全独立于生命，且只是通过化学和地质因素而产生？还是是生命起源之前的混沌？是正在产生外星微生物？还是土卫二海洋当中已有生命形式产生的废物？对于这些疑问，目前还没有答案。

在卡西尼号探测器拍摄的这张照片中，土卫二南极地区的冰盖上，裂纹斗折蛇行。供图：NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE

Lunine说：“我们应该尽快重返土卫二。它正等着我们进行探索。时至今日，可不是随便去个地方，就能遇上喷射到太空的微生物粪便供我们分析。”

我们已经具备了能够解开这些疑问的仪器，只需要重返土卫二即可。Lunine和同事们设计了“土卫二生命寻找仪（Enceladus Life Finder）”，本应在不久的将来升空，但美国宇航局拒绝资助该项目。

不过用不了多久，一艘宇宙飞船就将前往另一个冰冻海洋星球——土卫二。科学家们还不清楚在那片外星海洋中发生着什么化学变化，也不知道已知生命形式所需的必备成分，在那里是否如地球般充足。

但就目前来看，无论是科学家还是土卫二都只能等下去。希望不久后的某天，他们不再需要靠挖掘档案数据来回答人类最迫切的问题，而是可以用一种实时的方式，去解开众多天体生物学的谜题。

（译者：Mikegao）