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卡西尼号科普(卡西尼号在土卫二的羽状物检测到了甲烷)

卡西尼号科普(卡西尼号在土卫二的羽状物检测到了甲烷)该团队在发表在《自然》杂志上的论文中写道:然后,研究小组运行该模型,以查看一组给定的化学条件(例如热液中的二氢浓度和温度)是否会为这些微生物的生长提供合适的环境。他们还研究了假设的微生物种群对其环境的影响——例如,羽流中二氢和甲烷的逃逸率。在这项新研究中,研究小组分析了喷射到太空中的一种羽流物质。他们将土卫二的羽流成分视为在月球内部发生的几种化学和物理过程的最终结果,在那里产生二氢、甲烷和二氧化碳。“我们想知道:‘吃’二氢并产生甲烷的类地微生物能否解释卡西尼号探测到的大量甲烷?” Ferrière 在亚利桑那大学的一份新闻稿中说。首先,研究人员评估了哪种水热产生的二氢最适合卡西尼号的观察,以及这种产生是否可以提供足够的能量来维持类地球的氢营养产甲烷菌种群。为此,他们开发了一种假设的氢营养产甲烷菌的种群动态模型,其热和能量生态位是根据地球已知菌株建模的。

尽管卡西尼号在土星的任务已经在近四年前结束,但来自航天器的数据仍然让科学家们忙碌。使用卡西尼号大量数据的最新研究可能是迄今为止最诱人的。

卡西尼号科普(卡西尼号在土卫二的羽状物检测到了甲烷)(1)

研究人员表示,他们在土星冰冷卫星土卫二的羽流中检测到了甲烷。目前尚不清楚产生甲烷的过程,但研究表明,发现的大量甲烷很可能来自土卫二内部海底热液喷口的活动。这些喷口可能与在地球海洋中发现的喷口非常相似,微生物生活在那里,以喷口的能量为食,并在称为甲烷生成的过程中产生甲烷。

“我们并没有得出结论认为土卫二的海洋中存在生命,”亚利桑那大学副教授、该研究的两位主要作者之一雷吉斯·费里埃 (Régis Ferrière) 说。“相反,我们想了解土卫二的热液喷口适合类地微生物居住的可能性有多大。根据我们的模型,卡西尼号的数据很可能告诉我们。”

为期 13 年的卡西尼号任务最大的惊喜之一是土卫二,这是一颗在南极有活跃间歇泉的小卫星。直径仅约 310 英里(500 公里)的明亮且被冰覆盖的土卫二应该太小,离太阳太远而无法活动。相反,这颗小卫星是太阳系中最具地质动态的物体之一。

卡西尼号科普(卡西尼号在土卫二的羽状物检测到了甲烷)(2)

2005年,卡西尼号发现土卫二表面喷出水蒸气和冰的喷射流。水可能来自地下海。图片来源:卡西尼号成像团队、SSI、JPL、ESA、NASA

来自卡西尼号相机的令人惊叹的月球背光图像显示,在类似黄石公园的间歇泉中喷发着羽状物,从月球表面的虎纹状裂缝中散发出来。当卡西尼号后来确定羽流中含有水冰和有机物时,间歇泉的发现变得更加重要。由于我们所知道的生命依赖于水,因此这颗小而充满活力的卫星已被添加到我们太阳系中可能存在生命的地方的短名单中。

在这项新研究中,研究小组分析了喷射到太空中的一种羽流物质。他们将土卫二的羽流成分视为在月球内部发生的几种化学和物理过程的最终结果,在那里产生二氢、甲烷和二氧化碳。

“我们想知道:‘吃’二氢并产生甲烷的类地微生物能否解释卡西尼号探测到的大量甲烷?” Ferrière 在亚利桑那大学的一份新闻稿中说。

首先,研究人员评估了哪种水热产生的二氢最适合卡西尼号的观察,以及这种产生是否可以提供足够的能量来维持类地球的氢营养产甲烷菌种群。为此,他们开发了一种假设的氢营养产甲烷菌的种群动态模型,其热和能量生态位是根据地球已知菌株建模的。

卡西尼号科普(卡西尼号在土卫二的羽状物检测到了甲烷)(3)

艺术家渲染图显示了土卫二地壳的内部横截面,显示了热液活动如何导致月球表面的水柱。

然后,研究小组运行该模型,以查看一组给定的化学条件(例如热液中的二氢浓度和温度)是否会为这些微生物的生长提供合适的环境。他们还研究了假设的微生物种群对其环境的影响——例如,羽流中二氢和甲烷的逃逸率。

该团队在发表在《自然》杂志上的论文中写道:

“我们发现观察到的逃逸率 (1) 不能仅仅通过蛇纹石化对岩石核心的非生物改变来解释;(2) 符合产甲烷菌宜居条件的假设;(3) 在产甲烷假设下,假设生命出现的概率足够高,得分最高。如果土卫二上出现生命的可能性很低,卡西尼号的测量结果与可居住但无人居住的热液喷口一致,并指出未知的甲烷来源(例如原始甲烷)有待未来任务发现。”

“生物产甲烷似乎与数据相符,”Ferrière 说。“换句话说,我们不能将‘生命假说’视为极不可能而丢弃。为了拒绝生命假设,我们需要更多来自未来任务的数据。”

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