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土星卫星土卫二上的海洋可能富含生命的关键成分

蓝月亮 卡西尼号看到的土卫二的红外视图。 (由 NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学/LPG/CNRS/南特大学/空间科学研究所提供)

土星卫星土卫二的地下海洋可能富含磷——这种元素被认为是生命的重要成分。这是一个国际科学家团队的结论,他们使用模拟技术相结合,表明稳定的磷化合物可能会从月球海底释放出来。这些预测可以帮助未来前往土星冰冷卫星的任务更好地查明生命的特征。

在太阳系中寻找外星生命通常以液态水的存在为指导。在地球之外,众所周知,木星和土星的几颗卫星的冰冷表面下存在海洋——所有这些卫星都因这些巨大行星施加的潮汐力而变暖。土星第六大卫星土卫二是生命的竞争者之一。

这颗卫星虽然很小(直径 500 公里),但因其从冰壳裂缝中喷出的富含水的羽流而闻名。这些羽流是由美国宇航局(NASA)发现的 卡西尼号 宇宙飞船。在 2005 年至 2015 年的几次飞越中,卡西尼号直接飞过这些羽流,瞥见了土卫二海洋深处存在的化合物。

必需化学品

卡西尼号检查的水中含有多种化学物质,天体生物学家认为这些化学物质是生命的重要组成部分:包括碳、氨和硫化氢。然而,磷是一种未能检测到的元素,它是 DNA、细胞膜、骨骼和牙齿等结构的关键成分。虽然缺乏磷会使土卫二的宜居性受到质疑,但卡西尼号的简短观察远非详尽无遗。

在这项最新研究中,由 继华豪 在中国科学技术大学和 克里斯托弗·格莱恩 美国西南研究所使用地球化学建模技术来估计月球的磷丰度。首先,他们使用热力学模型来评估不同形式的溶解磷的稳定性——不同的因素包括海洋的温度和 pH 值。

基于这些见解,他们接下来使用动力学模型来研究土卫二海洋中稳定磷酸盐矿物的溶解情况。在较短的地质时间尺度内,这些模拟表明,磷可以通过月球岩石海底的风化而迅速释放。反过来,预计这将产生接近甚至可能超过地球海水中磷浓度的浓度。

如此高的丰度意味着土卫二液态海洋中的生命不会因缺乏磷而受到限制,这进一步增强了生命可能在这颗小卫星冰冷的表面下出现的可能性。这些预测必须通过未来的土星任务来证实,但如果我们确实向土卫二发送探测器,该团队的结果将为这些任务提供宝贵的指导——帮助天文学家以前所未有的细节检查月球的戏剧性羽流。

该研究描述于 诉讼中的国家科学院院士.

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