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地球微生物在模拟土星卫星的海洋条件下存活

The Guardian2026年9月25日 18:00

自从科学家发现恩克拉多斯——土星的一颗卫星——喷发水雾以来,它就成为了寻找地球以外生命的最诱人的地方。现在,随着研究人员发现生活在日本深海水域的生物能够在恩克拉多斯冰壳下预期的恶劣条件下生存,这一论点变得更加 compelling。那些微生物靠将氢和二氧化碳转化为甲烷而在海底的热液喷口附近繁衍生息,它们在模拟土星卫星海洋的盐水中生存下来。这项工作表明,尽管不一定适宜,远处的世界至少对某些生命形式可能是适居的。慕尼黑路德维希-马克西米连大学的地球微生物学教授威廉·奥尔西(William Orsi)表示:“如果我们使用今天在地球上理解的生命的细胞定义,实验告诉我们,如果这种生物或类似的生物在恩克拉多斯上,有很大的机会它可以生存。”土星的卫星数量超过太阳系中任何其他行星,已知约有300颗在这颗气体巨星周围轨道运行。两个世纪以来,恩克拉多斯(直径约480公里)似乎并没有特别引人注目。但随着机器人航天器的到来,这种情况发生了变化。自21世纪以来,来自美国国家航空航天局卡西尼探测器和最近的詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测揭示了恩克拉多斯喷发出巨大的水蒸气和冰粒的羽流及其冰冻外壳下存在巨大的盐水海洋的证据。恩克拉多斯(直径约480公里)的水羽流忽然喷向太空的插图:马克·加利克/科学照片库/盖蒂图片社。据认为,海平面上点缀着热液喷口,这些喷口加热周围的水。去年,科学家们在卡西尼探测器穿越恩克拉多斯一个壮观羽流收集的样本中发现了有机物质。奥尔西和他的同事想看看他们是否能在实验室中构造一个恩克拉多斯海洋的微型版本。通过将水与盐和碳酸盐结合,并添加粉末岩石,他们不仅重建了海洋的极端碱性环境,还重建了水和岩石海底之间发生的重要反应。岩石-水反应足够活跃,开始释放氢气,这一过程似乎在恩克拉多斯的海洋中发生。这使研究人员开始思考,地球上的甲烷生成微生物是否能够在这种溶液中生存。奥尔西表示:“这是一条长期的道路。”为了找出答案,科学家们转向最初在日本和台湾之间的冲绳海槽附近发现的微生物。热液喷口是海底的温泉,释放热乎乎、富含矿物质的水。令人惊讶的是,这些微生物在模拟海洋中生长,尽管其pH值达到11,远远超过了已知极限。微生物甚至调整了它们的代谢以应对水中低浓度的二氧化碳。详细信息已在《科学进展》上发表。开放大学的行星地球科学教授大卫·罗瑟里(David Rothery)表示,通过展示甲烷生成过程——维持微生物存活的过程——在模拟恩克拉多斯海洋中是可能的,这项工作“消除了微生物生命在那里的生存能力的另一道障碍。”2016年,NASA的卡西尼探测器用可见光拍摄的恩克拉多斯照片。摄影:NASA/路透社。奥尔西强调,如果恩克拉多斯上曾进化出生命,它可能与地球上的生命截然不同。即使类似的微生物真的出现,也不清楚甲烷生成微生物能否在卫星的海洋中繁茁生存:他的实验只持续了几天。“它们能否活几年?能够活一百万年吗?我们不知道,”奥尔西说。在杂志的第二篇论文中,一些相同的研究人员描述了恩克拉多斯羽流中的冰粒如何冻结和断裂,以分离海洋的不同成分。如果海洋水滴中含有外星微生物的微粒,这些微粒可能出现在少数冰颗粒中,但在其中高度集中。弗兰克·波斯特伯格(Frank Postberg),柏林自由大学的行星科学教授表示,这将是寻找生命的“好消息”,他说,今天的技术相对容易识别生命的迹象。围绕恩克拉多斯的诱人科学激发了对再次探测的兴趣。欧洲航天局的L4任务旨在将土星轨道器与一艘恩克拉多斯着陆器结合,该着陆器将降落在月球的南极并寻找喷发海洋的羽流中的生物标志物。但科学家们还需漫长等待:预计于2042年发射,到2050年代才能抵达土星。开放大学的瑞秋·汉普(Dr. Rachael Hamp)表示:“这是令人兴奋的。

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