土卫二上首次发现磷元素,具备支持已知生命形式的全部基本元素

2023-06-16 11:30     观察者网

(观察者网讯)据美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)网站14日消息,天文学家首次在土卫二喷射的冰粒子中检测到了高浓度的磷,这是支持已知生命形式的关键元素之一。该发现表明,土卫二冰层下的海洋包含构成生命的全部六种基本元素。

NASA喷气推进实验室网站报道截图

这项研究基于美国"卡西尼"号土星探测器收集到的数据,该探测器在1997年发射升空,2004年抵达土星轨道。在2017年9月冲入土星大气层坠毁之前,"卡西尼"号探测器多次飞越土星E环和土卫二,收集了大量观测数据。

土卫二是土星的第六大卫星,表面被冰层覆盖。但"卡西尼"号的观测数据表明,这颗卫星的冰层下存在液体海洋。天文学家还注意到,土卫二南极冰壳存在巨大的裂缝,以"间歇泉"的形式向太空喷射水蒸气和冰粒子,为土星环外围弥散的E环提供物质。

美国"卡西尼"号探测器在2009年11月拍摄的土卫二南极喷射流照片 图自NASA网站

在飞越土卫二表面羽流和土星E环的过程中,"卡西尼"号探测器对这些冰粒子进行了采样和分析。德国行星科学家弗兰克·波斯特贝格(Frank Postberg)领导的国际团队在研究"卡西尼"号数据的过程中发现,E环部分冰粒子中含有高浓度的磷酸钠。

来自欧洲和日本的研究者通过实验和分析后进一步确定,土卫二的液态海洋中含有磷,它们存在于不同的磷酸盐中,其浓度至少是地球海洋的100倍。该项研究已于6月14日发表在知名科学期刊《自然》杂志上。

报道称,这是科学家首次在土卫二的海洋中发现磷,也是首次在地球以外的海洋中发现这一基本元素。此前,科学家已经在土卫二的冰粒子中检测到碳、氢、氮、氧和硫,这意味着土卫二具备支持已知生命形式的全部六种基本元素。

2008年10月,"卡西尼"号探测器拍摄的土卫二图像 图自NASA网站

"磷酸盐形式的磷对DNA和RNA、细胞膜和ATP的产生至关重要。如果没有磷酸盐,我们已知的生命形式无法存在。"波斯特贝格说,"以前的地球化学模型在土卫二海洋是否存在磷酸盐的问题上存在分歧,但卡西尼号的探测结果表明,土卫二海洋中存在这种重要成分。"

论文的合著者之一,美国得克萨斯州西南研究院的行星科学家克里斯托弗·格莱因(Christopher Glein)对美国"太空"网表示,"唯一不那么直接的是,磷酸盐是在土星E环中发现的,而不是羽流中的冰粒子。但我们知道,E环物质来源于土卫二的羽流,这没什么神秘的。"

美国《国家地理》网站指出,以前的研究认为,地球和太阳系中的磷酸盐通常存在于岩石中,所以原则上很难在海洋中找到。格莱因分析称,土卫二上的高浓度磷酸盐是富含碳酸盐的液态水与海底岩石矿物相互作用的结果,"这也可能发生在其他拥有海洋的星球上。"

但格莱因强调,土卫二拥有构成生命的元素,不代表这颗卫星拥有可以承载生命的环境,至少现在人类还没有在地球以外的地方发现过生命,"拥有这些成分很重要,但它们未必能让地外环境承载生命。土卫二的海洋是否存在生命依然是未知数。"

法国国家科学研究中心的行星科学家加布里埃尔·托比(Gabriel Tobie)也指出,这项发现还存在一些未能解答的问题,未来的研究需要确定,磷酸盐是否在土卫二的海洋中随处可见,或者只是碰巧存在于几个地方。

美国有线电视新闻网(CNN)称,有关土卫二的发现为天文学家提供了更多的研究方向,例如在木星和土星的卫星之中,木卫二、木卫三和土卫六都可能具备与土卫二相似的环境。

欧洲航天局的木星冰月探测器已于今年4月发射升空,预计将在2031年7月抵达木星,重点探测木卫二、木卫三和木卫四这三颗冰卫星。NASA则计划在2024年发射"木卫二快船"探测器,它将绕木星运行并飞越木卫二约50次,收集这颗卫星表面及冰层下方的数据。

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