有望寻找外星生命的天体通常需具备液态水、能量来源、有机分子3大要素,土卫二恩克拉多斯(Enceladus)是太阳系内已知同时拥 有这三者的天体。近日,2篇新研究让土卫二吸引力达到前所未有高峰,第一项研究证实土卫二喷射冰粒过程会自动将海洋化学物质分离 浓缩,大幅提升找到生命机会;另项研究则证明只靠“吃石头”就能存活的一种地球微生物,竟能在模拟土卫二海洋的极端环境生长。
土卫二恩克拉多斯是太阳系独一无二天体,表面虽然被厚厚冰层覆盖,地下却隐藏一个全球性液态海洋,迷人之处在于这片海洋并未 封死在地底,而会通过南极地区冰火山活动向太空喷出大量包含水气、冰粒、其他挥发物的羽状物,速度每小时达1,000公里,高度可达 数百公里。
这项特征让科学家能直接从太空采集地下海洋样本,无需着陆钻透冰层,是其他冰卫星(如木卫二)不具备的巨大优势。
柏林自由大学行星科学家FrankPostberg团队通过卡西尼号(Cassini)探测数据,结合实验室模拟与理论模型,进一步解开羽流冰粒 进入太空前的秘密。
先前科学家认为水滴进入太空就会立即冻结,但FrankPostberg团队发表在《ScienceAdvances》期刊的新论文发现水滴并非一次性冻结。
研究团队指出,地下海洋气泡上升到水面并破裂产生微小水滴,水蒸气带著这些水滴穿过冰层裂缝向上移动,结冰过程存在关键分水 岭,随著水滴结冻,水中溶解物质如盐类、有机物会发生“物理性分离”分布在液滴内不同位置,不同盐类也会彼此分离(如氯化钠可能与碳酸钠分离)。
当液滴喷向太空,会先以极高速度撞击冰层裂缝内壁,碎裂成仅几微米的细小颗粒,最终留下高度浓缩的单一物质冰粒进入外太空。
换句话说,假如土卫二地下海洋只有极少量微生物物质,也可能被高度浓缩在少数几颗冰粒内,仪器更有机会找到浓度相对高、可能 包含微生物物质的“幸运冰粒”。
探测系外生命是其中一个方向,科学家也想确认土卫二截然不同的环境是否适合地球生命,另一篇同样发表在《ScienceAdvances》期刊的论文通过实验模拟土卫二极低氧气含量、高碳酸盐浓度的强碱性海洋,加入海水与岩石内部相互作用,然后引入在地球深海热液喷泉附近发现的古菌物种Methanothermococcusokinawensis。
一开始,研究人员认为这种微生物无法在高pH值与极低二氧化碳浓度下生存,结果它们出乎意料的活下来,成功利用氢气与二氧化碳 获取能量并产生甲烷。
这2篇研究可能影响未来探测任务设计方向,一个强调与其收集大量冰粒分析,不如专注寻找单颗浓缩生命的颗粒;另一个确认古生命在土卫二海洋极端化学环境下“有可能”存活,让土卫二魅力达到颠峰,这颗看似寂静的冰封天体,正等待人类前去揭晓外星生命答案。