在土星衛星土衛二的次表層海洋中發現生命的一個關鍵構件

2025-12-05 03:55:56 分類：綜合 閱讀(32)

在土星衛星土衛二的次表層海洋中發現生命的一個關鍵構件
（神秘的地球uux.cn）據cnBeta：尋找地外生命的工作剛剛變得更加耐人尋味，因為由美國西南研究院的衛星Christopher Glein博士領導的一組研究人員在土星衛星—土衛二（Enceladus）的次表層海洋中發現了生命的一個關鍵構件的新證據。  根據新的表層成都外圍（外圍模特）微信181-2989-2716誠信外圍，十年老店建模，土衛二的海洋海洋應該含有相當豐富的溶解磷，這是現生生命的一個關鍵成分。
地外海洋學方面的個關權威專家Glein說：“土衛二是人類在太陽系尋找生命的主要目標之一?！彼擎I構件最近發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的一篇描述這項研究的論文的共同作者?！白悦绹詈骄值耐列峭列l卡西尼號航天器訪問土星系統以來的幾年里，我們一再被收集的衛星數據所帶來的發現所震驚?！?br>卡西尼號任務檢測并分析了土衛二的表層液態水樣本，當時冰粒和水蒸氣從該衛星冰面的海洋裂縫中迸發到太空。
Glein說：“我們所了解到的現生是，該羽流幾乎包含了我們所知的個關生命的所有基本要求。雖然生物必需元素磷尚未被直接確定，鍵構件但我們的土星土衛團隊發現了它在這顆衛星冰殼下的海洋中存在的證據?！?br>在過去的25年中，行星科學最重要的發現之一是，在我們的太陽系中，冰面層下有海洋的成都外圍（外圍模特）微信181-2989-2716誠信外圍，十年老店世界很常見。大行星的冰衛星，包括木衛二Europa、土衛六Titan和土衛二，以及像冥王星這樣更遙遠的實體，都是這種世界的例子。像地球這樣有表面海洋的世界，必須與它們的主星保持在一個狹窄的距離范圍內，以便保持適合表面液態水的溫度。另一方面，內部水的海洋世界可能出現在更遠的距離內，大大增加了整個銀河系中預測存在的宜居世界的數量。
Glein說：“對太陽系中地外宜居性的探索已經轉移了焦點，因為我們現在正在尋找生命的組成部分，包括有機分子、氨、含硫化合物以及支持生命所需的化學能量。磷是一個有趣的例子，因為以前的工作表明，它在土衛二的海洋中可能是稀缺的，這將使生命的前景黯淡?！?br>以磷酸鹽形式存在的磷對地球上的所有生命都至關重要。它是創造DNA和RNA、載能分子、人和動物的細胞膜、骨骼和牙齒，甚至海洋中的浮游生物的微生物群所必需的。
團隊成員進行了熱力學和動力學建模，根據卡西尼號對土衛二的海洋-海底系統的見解，模擬了磷的地球化學。在研究過程中，他們建立了迄今為止最詳細的地球化學模型，說明海底礦物如何溶解到恩克拉多斯的海洋中，并預測磷酸鹽礦物在那里會有異常的可溶性。
Glein說：“基礎地球化學有一種優雅的簡單性，使得溶解磷的存在不可避免，達到接近甚至高于現代地球海水的水平。這對天體生物學意味著什么，我們可以比以前更有信心，恩克拉多斯的海洋是可居住的?！?br>根據Glein的說法，下一步的計劃很清楚：“我們需要回到土衛二，看看宜居海洋是否真的有生命居住”。
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（神秘的地球uux.cn）據中國科大新聞網：近日，中國科學技術大學地球和空間科學學院的郝記華研究員與美國西南研究員的ChristopherGlein研究員等學者合作，構建模擬土衛二海水化學，發現土衛二水體中含有很豐富的溶解態磷酸根，可以支持潛在微生物的起源與繁盛。
相關研究成果以“Abundant phosphorus expected for possible life in Enceladus’socean”發表在國際一流學術期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences，USA》上。該發現首次揭示了生命關鍵營養元素磷在土衛二冰下海洋中可以積累較高濃度，填補了土衛二海洋宜居性研究的重要空白。
土衛二是土星的一顆天然衛星，體積較小，表面被厚厚的冰層覆蓋。傳統研究認為，土衛二等冰衛星的內部能量太少，不足以支撐其內部長期存在液態水體。但1980年左右，美國宇航局(NASA)通過旅行者號（Voyager）I和II觀測到土衛二表面非常光滑，且隕石坑密度在空間上相差很大，暗示其有活躍的水動力活動。2005年，NASA的卡西尼號(Cassini)號探測器通過更高分辨率的近軌觀察，發現土衛二表面有豐富的老虎紋（Tiger Stripes），并且首次在南極地區拍攝到水冰羽（Water plume），證實了冰下海洋的存在。隨后，卡西尼號掠過了土衛二的水冰羽，并對其化學組分進行分析，結果證明其有豐富的無機和有機構成，包括Na+、K+、Cl-、HCO3-、CO32-等無機鹽以及C1-C6的有機物。NASA將土衛二視為最有可能發現微生物活動的地外星體（之一）。
目前，科學家已經在土衛二海水中發現了豐富的碳、氫、氧、氮及少量的硫，但對于生命六大基本構成元素之一的磷仍然沒有相關報道。在地球表面水體中，磷往往以正磷酸（HxPO4(3-x)-）的形式存在，且溶解度極低，因此被普遍認為是限制生命起源和生物生產力規模的關鍵營養元素。不同于地球海水，土衛二海水被認為是堿性（pH = 8.5 - 11）且還原性（含有大量的H2）。這種迥異的海水化學到底會對磷化學產生什么影響呢？土衛二海洋中的磷元素會不會是限制其生命宜居性的關鍵？
針對上述關鍵科學問題，郝記華研究員領銜的國際合作團隊，通過對Cassini已發表數據的解讀，設置土衛二冰下海洋環境的邊界條件，構建水-巖相互作用模型，模擬土衛二海水化學。結果表明，即使海水呈現還原性，磷依然主要以正磷酸鹽（HPO42-）形式存在，其他磷形態（包括有機磷）不穩定。此外，土衛二海水中溶解的HPO42-可以達到10-5至10-3molal，遠高于地球海水中的含量（10-7molal）。這主要是由于土衛二海水堿性且高碳酸根的特征導致堿土及過渡金屬元素含量很低，從而提高了磷酸鹽礦物的溶解度。類似的現象也可以在地球上很多堿性且高碳酸根的湖泊中發現。此外，研究團隊還構建了水-巖相互作用的動力學模型，證明海水對土衛二核部的交代過程可以快速地釋放大量磷酸根，在105年之內達到10-3molal。相比來說，土衛二的海洋被認為已經存在了108-109年，遠久于溶解反應達到平衡所需的時間。
上述發現首次揭示了土衛二海水中有比較高的溶解態磷。結合前人的研究，土衛二海水中將含有豐富的六大生源元素（CHONPS），有利于生命的起源和微生物的生存。本研究成果彌補了土衛二海水宜居性研究的空白，為未來發射冰衛星載荷，探測土衛二海洋中可能的生命信號提供了科學參考。此外，本研究構建的土衛二水-巖相互作用模型未來也可以應用到研究其他營養元素以及其他冰衛星海洋。
本研究受到科技部重點研發計劃（2021YFA0718200）、中科院人才項目入選者計劃-青年項目、中國科學技術大學“雙一流”建設經費以及CIFAR Azrieli Global Scholarship等項目的支持。本文的第一和通訊作者為郝記華研究員，共同通訊作者為Christopher Glein研究員；第一和通訊單位為中國科學技術大學。
全文鏈接：https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2201388119
相關：科學家在土星衛星Enceladus上找到了生命所需的一種重要元素
（神秘的地球uux.cn）據cnBeta：由于在土星的衛星之一--Enceladus的海洋中發現了一種新的重要元素，該衛星上出現生命的機會可能已經得到增加。根據9月份發表的新研究，該衛星的海洋可能富含磷，而這是我們所知的生命所依賴的重要元素之一。
這項新研究發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。據研究人員介紹稱，根據在Enceladus上收集的最新數據創建的一個新模型似乎顯示這顆星球的海洋的磷濃度非常高。如果這個假設被證明是真的，那么在Enceladus上發現生命的機會可能會成倍地增加。

尋找外星生命是一個持續的過程，對許多人來說，“外星生命”一詞最常被解釋為小綠人或類似的意思。然而“外星生命”不一定是在海底的UFO。相反，外星生命可以是簡單的，如在一個星球上發現的小型生物體。即使在Enceladus上發現這種生命的機會對科學家來說也是意義非凡。
在西南研究所工作的科學家Christopher Glein博士指出，Enceladus是人類在太陽系尋找生命的主要目標之一。而如果研究人員能夠證明關于海洋中磷含量的假說，這將增加我們人類在這顆星球上發現生命的機會。
不過為了證明這一假設并證明Enceladus上的生命機會跟研究人員們懷疑的一樣高，他們需要對它進行更多的探索。這就是為什么研究人員希望未來的空間探測任務就像許多人正在推動的天王星探測器一樣，可以讓我們人類了解更多。
但由于NASA的注意力目前主要集中在Aretmis I的發射和讓人類前往火星的任務上，目前還不清楚這樣的任務何時可能真正發生。現在至少可以假設的是，Enceladus在其海洋表面深處隱藏著外星生命的可能性。