研究人员帮助确定土卫二海洋可居住性的新证据

9月20日 10:14 引自:phys.org

SwRI 首席科学家 Christopher Glein 博士对新发现做出了贡献,即正磷酸盐形式的磷(例如,HPO 4 2-)在土星卫星土卫二的地下海洋中可能很丰富。土卫二内部的苏打水或碱性海洋(含有 NaHCO 3和/或 Na2CO 3)与岩石核心发生地球化学相互作用。建模表明,这种相互作用促进了磷酸盐矿物的溶解,使正磷酸盐很容易被海洋中可能的生命所利用。因为磷是生命的基本成分,这一发现为这颗土星小卫星的可居住性提供了越来越多的证据。图片来源:西南研究院

随着包括西南研究所的克里斯托弗·格莱恩博士在内的一组科学家发现了土星卫星土卫二地下海洋中生命的关键组成部分的新证据,寻找外星生命变得更加有趣。新模型表明,土卫二的海洋应该含有相对丰富的溶解磷,这是生命的基本成分。

“土卫二是人类在太阳系中寻找生命的主要目标之一,”地外海洋学领域的领先专家格莱因说。他是美国国家科学院院刊上一篇描述这项研究的论文的合著者。“自从美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船访问土星系统以来,我们一再被收集到的数据所带来的发现所震撼。”

卡西尼号宇宙飞船发现了土卫二的地下液态水,并分析了样本,因为冰粒和水蒸气从月球冰冷表面的裂缝中喷发到太空中。

“我们了解到,羽流包含了我们所知道的几乎所有生命的基本要求,”格莱因说。“虽然尚未直接确定生物必需元素磷,但我们的团队发现了它在月球冰壳下的海洋中存在的证据。”

过去 25 年来,行星科学最深刻的发现之一是,在我们的太阳系中,在表层冰层之下有海洋的世界很常见。这些世界包括欧罗巴、泰坦和土卫二等巨行星的冰冷卫星,以及冥王星等更遥远的天体。像地球这样具有表面海洋的世界必须位于距其宿主恒星很窄的距离范围内,以维持支持地表液态水的温度。然而,内部水海洋世界可以发生在更广泛的距离范围内,大大增加了整个银河系可能存在的可居住世界的数量。

“对太阳系外星可居住性的探索已经转移了焦点,因为我们现在正在寻找生命的基石,包括有机分子、氨、含硫化合物以及维持生命所需的化学能,”格莱因说。“磷提出了一个有趣的例子,因为以前的工作表明它在土卫二的海洋中可能很稀缺,这会使生命的前景黯淡。”

磷酸盐形式的磷对地球上的所有生命都至关重要。它对于人类和动物的 DNA 和 RNA、能量携带分子、细胞膜、骨骼和牙齿,甚至海洋中的浮游生物微生物组的产生至关重要。

团队成员根据卡西尼号关于土卫二海洋海底系统的见解,进行了模拟磷的地球化学的热力学和动力学建模。在他们的研究过程中,他们开发了迄今为止最详细的地球化学模型,说明海底矿物如何溶解到土卫二的海洋中,并预测磷酸盐矿物将异常溶解在那里。

“潜在的地球化学具有优雅的简单性,使得溶解磷的存在不可避免,达到接近甚至高于现代地球海水中的水平,”格莱因说。“这对天体生物学意味着,我们可以比以前更有信心,土卫二的海洋是宜居的。”

根据Glein的说法,下一步很明确:“我们需要回到土卫二,看看是否真的有人居住。”

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