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土卫二地下海洋食物充足 细菌不愁吃喝

发布时间:2019-06-26 10:41:46  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:282

      2014年抵达土星系统后,“卡西尼”号飞船得出了大量令人吃惊的发现,其中一个最大发现就是土卫二“恩克多拉斯”南极地区的羽流活动。羽流可能是土卫二地热活动和地下海洋的产物。这一发现引发了土卫二地下海洋能否支持生命存在的大讨论。根据一项新研究,土卫二地下海洋的食物充足。如果有微生物存在的话,它们根本不愁吃喝。
    土卫二地下海洋食物充足 细菌不愁吃喝
      土卫二“恩克多拉斯”
      “卡西尼”号任务得出了一系列重大发现,其中最引人注目的当属在土卫二“恩克多拉斯”南极地区发现羽流活动。羽流可能是土卫二地热活动和地下海洋的产物。这一发现引发了土卫二地下海洋能否支持生命存在的大讨论。
      在得出这一发现后,科学家进行了多项研究,以进一步了解土卫二地下海洋存在生命的可能性。根据华盛顿大学地球与空间科学系进行的一项新研究,土卫二地下海洋的二氧化碳、氢和甲烷浓度以及pH值对生命的有益程度均超出此前预计。
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      艺术概念图,“卡西尼”号近距离穿过土卫二地表裂缝喷射的水冰羽流
      研究小组成员包括华盛顿大学地球与空间科学系博士生卢卡斯·费弗尔、地球与空间科学系研究员大卫·卡特林和助理教授乔纳森·托纳。他们在论文中指出,这些元素的高浓度以及与地球海洋类似的pH值意味着地下海洋能够为微生物提供必要养料。
      与地球海洋类似的pH值以及咸度和温度让土卫二的地下海洋成为科学家的一大关注焦点。在“卡西尼”号开始研究以时速1300公里的速度从南极喷出的羽流后不久,科学家第一次发现这些相似点。
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      艺术概念图,土卫二海床下方可能存在地热活动
      费弗尔和他的同事发现羽流的化学特征与地下海洋不同,这是因为喷射过程改变了它们的构成。喷射过程中,羽流要经历所谓的气体分离,羽流中的某些成分喷出地表,其它成分则留下来。
      换句话说,在了解土卫二地下海洋方面,羽流提供了一个“不完美的窗口”。研究小组将气体分离的影响考虑在内,利用电脑模拟对“卡西尼”号的观测数据进行分析。分析结果显示此前的研究低估了地下海洋中氢、甲烷和二氧化碳的存在。
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      土卫二是在太阳系搜寻地外生命的理想所在
      较高的二氧化碳水平可能意味着土卫二地下海洋的pH值低于此前研究的预计。换句话说,与地球海洋更为接近。此外,土卫二地下海洋的氨等挥发物的浓度也可能很高,同样可以充当生命的一个潜在养料源。对于可能存在的生命,这无疑是个好消息。
      费弗尔表示:“发现较高的气体浓度比没有发现任何气体要强得多。如果土卫二地下海洋没有大量气体,生命不可能进化成可以享用这种免费化学午餐的程度。虽然也有例外,但地球上的绝大多数生命更适合生活在pH接近中性的水域。这种水对生命最为有利。我们在土卫二发现类似环境。这是一项令人鼓舞的发现,因为我们可以将这个陌生的海洋世界与我们更熟悉的环境进行比较,从而大幅降低研究难度。”
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      2010年11月30日,土卫二南极,地表裂缝向外喷射水蒸汽
      费弗尔等人承认高浓度气体也可能是缺少活生物的一种体现,因为没有大量活生物消耗气体,才导致了气体的高浓度。不过,这并不一定意味着土卫二没有生命存在,只是数量不多,不足以消耗所有可用化学能。科学家可以根据气体浓度确定土卫二潜在生命类型的上限。
      借助“卡西尼”号的观测数据,科学家不仅能够了解土卫二的地下海洋,同时还能了解海洋中的气体、盐和有机化合物的类型。通过研究土卫二羽流构成发生的变化,未来的勘测任务将进一步加深科学家对土卫二地下海洋的认知。
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      艺术概念图,“卡西尼”号与土卫二亲密接触
      费弗尔指出:“未来的勘测任务将采集羽流样本,以寻找生命迹象。羽流中的很多物质受到喷射过程的影响。在勘测土卫二和寻找生命迹象的道路上,了解地下海洋与羽流之间的差异将发挥巨大作用。”
      在2019年天体生物学科学会议上,科学家将公布研究发现。天体生物学科学会议是美国地球物理联合会的年度会议,将于6月24日至28日在华盛顿州贝尔维尤举行。此次会议的主题为“了解和推动近地及远地世界的生命搜寻”。