据英国《卫报》9月25日报道,研究人员在实验室模拟土星卫星土卫二冰壳下的高盐海洋,发现日本近海深海热液喷口附近的产甲烷微生物能够存活。相关细节发表于《科学进展》,为土卫二可能宜居增添了新证据。
土卫二直径约300英里,是土星近300颗已知卫星之一。自2000年代以来,美国航天局卡西尼号探测器和詹姆斯·韦布空间望远镜发现,土卫二喷出巨大的水蒸气和冰粒羽流,冰壳下存在巨大咸水海洋,海底可能分布着加热海水的热液喷口。去年,研究人员还在卡西尼号穿越羽流时采集的样本中发现了有机物。
慕尼黑大学地球微生物学教授威廉·奥尔西及同事在实验室配制土卫二海洋的缩小版。他们把水与盐、碳酸盐混合,并加入岩石粉末,重建了极端碱性环境和水与岩石海底的关键反应,反应开始产生氢气,类似过程据信也发生在土卫二海洋中。他们因此想知道,依靠把氢气和二氧化碳转化为甲烷的产甲烷菌能否在这种溶液中存活。奥尔西说:“当时看,希望不大。”
科学家使用了最初在日本与台湾之间冲绳海槽深海热液喷口附近发现的微生物。这些微生物在模拟海洋中生长,尽管溶液pH值达到11,远高于其已知耐受上限;它们还调整代谢,以适应水中低浓度二氧化碳。
英国开放大学行星地球科学教授戴维·罗瑟里表示,这项研究表明产甲烷作用在模拟土卫二海洋中可能发生,“移除了微生物生命在那里的又一个障碍”。奥尔西强调,如果土卫二曾演化出生命,可能与地球生命截然不同;即便出现类似微生物,也不清楚产甲烷菌能否长期繁盛。实验只持续几天,他说:“它们能存活一年吗?能存活一百万年吗?我们不知道。”
在同一期刊发表的第二篇论文中,部分相同研究人员描述了土卫二羽流冰粒如何冻结和碎裂,从而分离海洋中的不同成分。如果海洋液滴含有外星微生物碎片,它们可能只出现在一小部分冰粒中,但在这些冰粒内高度富集。柏林自由大学行星科学教授弗兰克·波斯特贝格说,这对搜寻生命是“好消息”,以现有技术相对容易识别生命迹象。
围绕土卫二的研究也推动重返该卫星的计划。欧洲空间局的L4任务拟把土星轨道器与土卫二着陆器结合,着陆器将在土卫二南极着陆,并在海洋喷出的羽流中寻找生物特征。但拟议发射时间约为2042年,抵达土星要到2050年代。开放大学的蕾切尔·汉普博士说,新研究为这个冰冷小世界的潜在宜居性提供更多证据,“非常棒”,也让她对欧洲空间局拟议的土卫二任务更加兴奋。