土星，是太阳系内唯一拥有“行星环”的星球。不仅如此，土星也不像地球只有一个月亮相伴，它被众多的卫星所环绕。科学家一直怀疑，在这些卫星中，或许隐藏着我们一直渴望寻找的答案：外星生命。
○ 卡西尼号太空探测器眼中的土星。| 图片来源：NASA/JPL
土星的第六大卫星土卫二，又称恩克拉多斯（Enceladus）或许是太阳系中最令人着迷的星体之一了。被冰层覆盖的土卫二拥有着温暖的地下海洋，还有着生命所需的的基本化学成分。我们忍不住想，那里，会孕育出外星生物吗？
○ 被冰层覆盖的土卫二。| 图片来源：NASA/JPL
一篇最新发表于《自然通讯》杂志上的论文就对这一问题进行了探讨[1]，发现答案很可能是肯定的。据最新研究发现，产甲烷微生物可以在土卫二环境下存活。这一结论是由维也纳大学的科学家 Simon Rittmann 领导的一个跨学科研究小组，通过将在地球深海热泉口周围发现的微生物，暴露在与土卫二类似的环境下而得出的。这是科学家首次对地球微生物能否在土卫二环境下产生甲烷所进行的跨学科研究。它涵盖的学科领域包括天体地球化学、行星学、微生物生理学和高压生物学。
难以置信的是，这些微生物不仅存活了下来，而且还呈现出一派欣欣向荣的样子！因此，或许在太阳系的某个特定时期内，土卫二可能是除了地球以外，比任何地方都更有可能拥有生命的星球。
羽毛状喷发：水和有机分子
○ 从土卫二的冰层表面升起的羽毛状烟流。| 图片来源：NASA/JPL
土卫二的水和有机分子流的存在，使得土星的这颗冰冷的卫星成为寻找潜在外星生命的热门星球。每隔一段时间，土卫二就会将一股水蒸气和固体颗粒射入太空。根据NASA的卡西尼号太空探测器所做的测量表明，在土卫二的喷射物中，含有大量生命所需的化学物质，其中包括有机物和含氮分子，以及盐、硅酸盐和氢分子。不仅如此，在数十亿年的时间里，土卫二上存在着一个温暖的冰封海洋——这是另一个重要的潜在宜居迹象。天体生物学家推测，土卫二上的生命可能会像远古地球那样，在水下岩石内核附近的深海热泉口周围出现。
除了卡西尼号对它进行的低空探测之外，科学家还没有机会了解土卫二的地表，也无法对其海洋进行探索，因此我们还无法确切地知道那里是否真的有生命。但正如新的实验所证实的那样，我们至少能在通过模拟土卫二的环境，来观察微生物在这种环境下的生存表现。
需要强调的是，科学家们并不是随意地挑选一种微生物来进行这项实验，他们必须找到一种最可能出现在土卫二上的微生物，冲绳甲烷嗜热球菌（Methanothermococcus okinawensis）被选为这项研究的试验对象。这是一种喜欢徘徊在深海热泉口附近的生物体，这种来自古生菌家族的微生物会以二氧化碳和氢气为“食”，释放出甲烷。
在实验中，研究人员将甲烷嗜热球菌以及其他两种类似的微生物一起暴露在推测的土卫二的大气环境下。在这种情况下，这些微小的生物体不但没有奄奄一息、就要消亡殆尽的样子，反而对周围的二氧化碳和氢气进行了“狼吞虎咽”般的吞噬，它们茁壮地生长并产生甲烷。为了让微生物的生存环境变得更复杂，Rittmann 的团队还将它们暴露于一些可能存在于土卫二上的有害化合物中，如甲醛、氨和一氧化碳，这些有害化合物可以抑制微生物的生长。但面对这样严峻的生长环境，这些微生物也仍然坚强地继续茁壮成长。
这项新的研究还指出，一种低温的名为蛇纹石化（对含镁岩石进行分解产生蛇纹石的蚀变作用）的地球化学过程也发生在土卫二上。在这种情况下，蛇纹石化可以产生足量的氢气来支持产甲烷微生物。
实验结果表明，根据推测出的土卫二环境和给定的环境参数，生物性的甲烷产生确实可以在这样的环境下发生。来自地球上的深海热泉口的微生物，可以在抑制物与高压并存的环境下生长。
学界评价
康纳尔大学的物理科学教授 Jonathan I. Lunine 没有参与这项研究，他表示发现这样一种能在类土卫二环境下生长的有机体是非常重要的，但对于微生物能在这样的环境下茁壮成长一事倒也并不感到惊讶。
他指出了这项新研究的一个弱点，即实验中使用的培养基的pH值（即酸碱度）低于卡西尼号所发现的范围值。而更高的pH值是有可能会抑制微生物生长的。NASA的天体物理学家 Chris McKay 也认为，研究人员没有将土卫二的深海热泉口处的压力、温度、pH值、二氧化碳和氨等因素同时设计到实验中非常可惜，虽然“这确实很难做到”。
美国西南研究所的 Hunter Waite 说：“如果我们真的在土卫二上发现生命，它们也不太可能与地球生物相似，除非这些生命形式都来自于太阳系外的某一共同起源，但这种可能性是极小的。”他认为在地球上证明这些概念或许有趣，但是前往土卫二，并在其特有的环境中寻找和研究产甲烷生物将是未来无可替代的研究方案。
对于这样的“批评”，这项新研究的作者并非全不认同。Rittmann 强调说，这项研究所用到的数据是纯粹基于实验室研究。他说：“尽管我们努力地想让实验设置在尽可能广的因素，如压力、介质和气体的组成、温度，微生物、抑制剂等等下进行，但得到的仍只是‘可能’的结果，这些结果并不能作为外星生命存在的证据。”
这项研究的作者也同样认为，要精确找到土卫二是否有生命存在的唯一途径，就是真正的去到那里。Rittmann 认为，一个配有质谱仪的探测器将能对生物体独有的碳同位素比率，以及产甲烷菌的其他潜在“生物标记”，包括脂质和碳氢化合物进行检测。
编译：不二北斗
参考链接：
[1] https://www.nature.com/articles/s41467-018-02876-y
[2] https://gizmodo.com/experiment-shows-microbes-could-thrive-on-saturn-s-moon-1823355244
[3] https://phys.org/news/2018-02-alien-life-solar-hints-saturn.html
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