在土星月球的外星海洋中发现复杂化学的新证据

对美国宇航局卡西尼号探测器近二十年前收集的数据进行了重新审视，揭示了新的、复杂的有机分子土星冰冷的卫星土卫二——指向其隐藏的海洋深处发生的诱人化学反应。

在土卫二外壳裂缝中喷出的水冰羽流中，由德国斯图加特大学的天体生物学家 Nozair Khawaja 领导的一个团队发现了大量有机分子，其中包括在这种情况下首次发现的几种有机分子。

这项研究标志着首次对新喷出的羽流颗粒进行详细的化学分析，而不是土星中较旧的、经过太空风化的颗粒E环.

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尽管锻造这些分子的过程是非生物的或非生物的，但其中许多对生物系统至关重要，或者可以作为生命的前体。

“从我们在卡西尼号数据中发现的有机分子到潜在的生物学相关化合物，有许多可能的途径，这增加了月亮是宜居的，”Khawaja 说.

更有趣的是，检测到的分子暗示着一个类似于地球上一些环境的环境，我们知道生命在其中繁衍生息——深海热液系统.地球上的热液喷口生产许多相同类别的有机物，新结果表明类似海底化学今天可能活跃在土卫二上。

土卫二是太阳系中最有希望寻找的地点之一外星生命.我们知道，它的深处是一片浩瀚的液态海洋千米厚冰冷的外观;事实上，卡西尼土星探测器多次潜水，穿过从下方喷出的巨大水蒸气和冰羽流。

此外，土卫二被土星系统中发挥作用的引力复杂性拉动的方式拉动和推动核心，从而产生大量的内部热量。

在寒冷的土星距离太阳较远的地方，我们所知道的地球上的生命可能很难依赖光合作用。然而，在地球海洋深处，来自太阳的光永远无法到达的地方，生态系统在炎热的火山喷口周围繁衍生息将维持生命的化学物质喷入周围水域。科学家们认为，土卫二上可能存在类似的喷口。

从土卫二喷出的卡西尼号物质样本形成土星的E环主要由微小的冰粒组成，揭示了有机分子的存在。对 2005 年至 2015 年间直接从羽流中收集的样本的分析也表明，在月亮的海洋。

然而，使用卡西尼号的宇宙尘埃分析仪 （CDA） 仪器对收集的数据进行详细分析存在一些障碍。CDA 从土星的 E 环收集了数十万个冰粒光谱，提供了大量可供梳理的数据。此外，羽流飞越数据的噪声明显更大，这使得它们的分析更具挑战性。

2008 年，卡西尼号以每秒 17.7 公里（11 英里）的惊人速度冲过羽流，这是所有卡西尼号中最高的速度土卫二飞越.这种速度产生的数据无法通过任何其他方式获得，即使它非常嘈杂。

“冰粒中不仅含有冰冻水，还含有其他分子，包括有机物。”Khawaja 解释道.

“在较低的撞击速度下，冰会破碎，来自水分子簇的信号可以隐藏某些有机分子的信号。但是当冰粒快速撞击 CDA 时，水分子就不会聚集，我们有机会看到这些以前隐藏的信号。

使用新开发的分析技术——包括实验室光谱与大型开放数据库的匹配——他和他的同事能够穿透噪声并找到这些信号，与 E 环中的旧材料相比，揭示了从土卫二内部新鲜喷射的化学物质。

结果揭示了一系列芳烃、醛、酯、醚和烯烃，以及氮氧化合物的暗示。这些化合物的存在证实，在土星 E 环中发现的类似分子起源于土卫二内部，而不是太空风化的产物。

与早些时候卡西尼号的发现之盐类、氢气和磷酸盐，这意味着六种中的五种CHNOPS 元素现在已经检测到对生命至关重要。硫磺是唯一可以找到的。

该团队表示，这些化合物都是非生物产生的，但其中许多是生物化学的前体。此外，它们与热液环境一致——这是迄今为止土卫二上存在这些系统的最佳证据。

从这里开始，研究的可能性比以往任何时候都更加令人兴奋。

“即使没有在土卫二上发现生命也将是一个巨大的发现，因为它提出了一个严重的问题，即为什么在适当的条件下没有生命存在于这样的环境中，”Khawaja 说.

“我们目前正在探索的数据中还有更多内容，因此我们期待在不久的将来发现更多信息。”

该研究已发表在自然天文学.

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