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土卫二内部海洋是否存在氨基酸

2024-01-27科学

冰冷的冥王星因尘。

土星的卫星土卫二(Enceladus)的喷泉喷射出来的羽毛是如此强大,以至于一个访问的航天器可以在不必着陆的情况下取样这个小卫星的内部。而且,他们也足够温和,以至于如果启动生命所需的分子存在于土卫二的内部海洋中,它们不会在被喷射出来时被破坏,而是可以被未来的太空任务完整地收集。同样的情况可能也适用于木卫二,这增加了「木卫二飞行器」抵达木星时我们会发现一些真正令人兴奋的东西的可能性。

土星的卫星土卫二在冰壳下有一个液态水海洋,最近的几项研究发现所有构成生命所需的成分都存在那里。我们不清楚这些成分是否已经结合成氨基酸,通常被称为「生命的基石」。然而,由于喷泉将样本射到太空中,只要我们给太空航天器配备了足够敏感的设备,太空航天器就应该有能力找出答案。

有一个「但是」,或者之前认为有一个「但是」。大分子无法在不破裂成其组成元素,或者至少更简单的分子的情况下承受极端力量。天体生物学家担心,如果土卫二确实含有氨基酸,甚至可能还有DNA,在太空中飘浮着的话,它们可能会被撞击到太空航天器的收集板上而被摧毁。

如果真的如此,未来的任务不会让人更加了解情况,这与我们在火星上找到生命并杀死它的想法是一个令人沮丧的重复。如果是这样,我们将依赖登陆器,还有可能是像这条蛇一样的奇怪机器人,来完整地收集来自内部海洋的样本。

好消息是,根据加州大学圣地亚哥分校的罗伯特·康蒂内蒂(Robert Continetti)教授和他的同事们的说法,这是没有必要的,因为氨基酸足够坚韧,可以在旅行中存活下来。确切地说,作者们计算出,它们可以在至少每秒4.2公里(2.6英里)的冲击速度下存活,这个速度是土卫二喷出的分子所面对的10倍。这为试图在穿过羽毛时捕捉颗粒的航天器设定了一个非常实际的最大速度。

康蒂内蒂建造了一个气溶胶冲击光谱仪,用于观察气溶胶和其他颗粒碰撞时会发生什么。

「这个设备是世界上唯一一个可以选择单个颗粒并加速或减速它们到指定最终速度的设备,」康蒂内蒂在一份声明中说道。「从几微米到数百纳米,各种材料,我们能够研究颗粒的行为,比如它们如何散射或在撞击时它们的结构如何变化。」

尽管不是打算的,但是这个仪器出色地用于将冰颗粒撞击到表面并研究后果,比如土卫二喷出的冰颗粒。

如果如我们所希望地,土卫二内部存在氨基酸,它们可能会携带在像这样的冰颗粒上进入太空。

「这对于在太阳系其他地方探测生命,而不需要在这些海洋世界卫星的表面进行任务,有很多令人兴奋的意义,」康蒂内蒂说。

我们对于木卫一的情况了解更少,那里的喷泉来时去时,与内部海洋的任何联系都是不确定的。但是,虽然到土卫二的任务是纯属假设,但如果一切顺利,我们很快就会在木卫一的附近采样颗粒。因此,了解氨基酸足够坚韧,它们有很好的存活机会,如果有的话,它们经历类似的旅程有着重要的现实意义。

这项研究在【美国国家科学院院刊】上是公开获取的。