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土卫二,是土星的一颗小卫星,直径505千米,大小约为地球的4%。然而,正是这样一颗小小的卫星,是我们在太阳系寻找地外生命时,最令人兴奋的目标之一。
众所周知,这颗小卫星拥有地下海洋,海洋中的水通过土卫二冰质壳的裂缝从南极喷出,形成羽状物。这些羽状物为土星的E环(土星的明亮主环外的一个暗淡的环)提供了冰粒子。
2004年至2017年,卡西尼号土星探测器在这颗气态巨行星上空执行任务期间,多次飞越这些羽流和E环。科学家发现,土卫二的冰粒中含有丰富的矿物质和包括氨基酸的有机化合物,这些都与我们所知道的生命有关。
我们知道,地球上所有的生命都需要六种基本元素:碳、氢、氮、氧、磷和硫。过去,科学家已经在土卫二的羽状物样本中检测到了其中五种元素,唯独没有发现磷。
磷是生物过程中含量最少的基本元素,它是DNA的组成部分,也是地球上所有生命携带能量的分子的基本组成部分。
现在,一个国际研究团队通过分析卡西尼号收集的数据,从随着这颗小卫星的羽状物喷射到太空中的冰粒中,发现了大量磷盐的化学特征。
研究人员将注意力放在由卡西尼号的宇宙尘分析仪收集的数据,这些数据来自于一些土星E环的土卫二冰粒样本。当卡西尼号飞越E环时,它所分析的冰粒比它只穿过羽状物时分析的要多得多,所以科学家能够在那里检测到更多的成分信号。通过这样做,他们在一些冰粒中发现了高浓度的磷酸钠——含有钠、氧、氢和磷的化学分子。
在后续的实验室研究中,研究人员证实了土卫二的海洋中含有磷,它们以不同的水溶性磷酸盐形式存在,浓度至少是地球海洋中的100倍。进一步的地球化学模拟表明,在太阳系外的其他冰冷的海洋世界中,也可能存在丰富的磷酸盐,特别是那些由含有二氧化碳的原始冰形成的世界,以及液态水很容易接触到岩石的地方。
尽管研究人员对于发现土卫二含有生命所必须的基本元素感到兴奋,但他们也强调,我们尚未在地球之外的任何卫星或其他行星上发现生命。这些成分是生命所必需的,但它们可能不足以使地外环境孕育生命。所以,土卫二的海洋能否孕育出生命,仍然是一个悬而未决的问题。