卡西尼號在2017年4月至9月的最后一次軌道飛行中穿過恩克拉多斯羽狀物的快照（圖片來源：uux.cn美國國家航空航天局/噴氣推進(jìn)實驗室-加州理工學(xué)院/空間科學(xué)研究所）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)《對話》（Fabian Klenner）：Fabian Klenner是華盛頓大學(xué)的行星科學(xué)家和天體生物學(xué)家。他的海多研究重點是探索太陽系中的冰衛(wèi)星，特別是洋衛(wèi)深圳龍華小妹按摩166-2044-1662提供全國外圍女上門.土星的衛(wèi)星恩克拉多斯和木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二。
土星有146顆已確認(rèn)的星土衛(wèi)星，比太陽系中的衛(wèi)恩任何其他行星都多，但其中一顆名為恩克拉多斯的克拉衛(wèi)星脫穎而出。它似乎具有生命的支持成分。
2004年至2017年，生命美國國家航空航天局、土星歐洲航天局和意大利航天局聯(lián)合執(zhí)行的海多卡西尼號任務(wù)調(diào)查了土星及其環(huán)和衛(wèi)星。卡西尼號取得了驚人的洋衛(wèi)發(fā)現(xiàn)。恩克拉多斯直徑只有313英里（504公里），星土在其覆蓋整個月球的衛(wèi)恩深圳龍華小妹按摩166-2044-1662提供全國外圍女上門.冰殼下蘊藏著液態(tài)海洋。
衛(wèi)星南極的克拉間歇泉將海水形成的氣體和冰粒噴射到太空中。
盡管卡西尼號的支持工程師們沒有預(yù)料到會分析恩克拉多斯正在積極排放的冰粒，但他們確實在航天器上安裝了一個灰塵分析儀。該儀器單獨測量了排放的冰粒，并向研究人員介紹了地下海洋的成分。
作為一名研究土衛(wèi)二冰粒的行星科學(xué)家和天體生物學(xué)家，我對這顆或其他冰衛(wèi)星上是否有生命感興趣。我也想了解像我這樣的科學(xué)家是如何檢測到它的。
生活必需品
就像地球的海洋一樣，恩克拉多斯的海洋也含有鹽，其中大部分是氯化鈉，通常被稱為食鹽。海洋還含有各種碳基化合物，它有一個稱為潮汐加熱的過程，在月球內(nèi)產(chǎn)生能量。液態(tài)水、碳基化學(xué)物質(zhì)和能源都是生命的關(guān)鍵成分。
2023年，我和其他科學(xué)家在源自恩克拉多斯海洋的冰粒中發(fā)現(xiàn)了磷酸鹽，這是另一種支持生命的化合物。磷酸鹽是磷的一種形式，對地球上的所有生命都至關(guān)重要。它是DNA、細(xì)胞膜和骨骼的一部分。這是科學(xué)家們第一次在地外海洋中檢測到這種化合物。
恩克拉多斯的巖石核心很可能通過熱液噴口與海洋相互作用。這些熾熱的間歇泉狀結(jié)構(gòu)從海底突出。科學(xué)家預(yù)測，類似的環(huán)境可能是地球上生命的誕生地。

土星衛(wèi)星恩克拉多斯的內(nèi)部。（圖片來源：uux.cn/ESA）
檢測潛在壽命
到目前為止，還沒有人探測到地球以外的生命。但科學(xué)家們一致認(rèn)為，恩克拉多斯是一個非常有希望尋找生命的地方。那么，我們該怎么看呢？
在2024年3月發(fā)表的一篇論文中，我和我的同事進(jìn)行了一項實驗室測試，模擬航天器上的灰塵分析儀是否可以檢測和識別排放的冰粒中的生命痕跡。
為了模擬太空中的灰塵分析儀記錄冰粒時對冰粒的檢測，我們使用了地球上的實驗室設(shè)置。使用這種設(shè)置，我們將含有細(xì)菌細(xì)胞的微小水束注入真空中，在那里水束分解成液滴。理論上，每一滴都含有一個細(xì)菌細(xì)胞。
然后，我們向單個液滴發(fā)射激光，從水中和細(xì)胞化合物中產(chǎn)生帶電離子。我們使用一種名為質(zhì)譜法的技術(shù)測量帶電離子。這些測量幫助我們預(yù)測，如果航天器上的灰塵分析儀遇到冰粒中含有的細(xì)菌細(xì)胞，它們會發(fā)現(xiàn)什么。
我們發(fā)現(xiàn)這些儀器可以很好地識別細(xì)胞物質(zhì)。設(shè)計用于分析單個冰粒的儀器應(yīng)該能夠識別細(xì)菌細(xì)胞，即使類似恩克拉多斯間歇泉的冰粒中只有0.01%的單個細(xì)胞成分。
分析儀可以從細(xì)胞物質(zhì)中提取許多潛在的特征，包括氨基酸和脂肪酸。檢測到的氨基酸代表細(xì)胞蛋白質(zhì)或代謝物的片段，它們是參與細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的小分子。脂肪酸是構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)片段。
在我們的實驗中，我們使用了一種名為阿拉斯加鞘氨醇菌的細(xì)菌。這種培養(yǎng)物的細(xì)胞非常微小，與能夠放入從恩克拉多斯發(fā)射的冰粒中的細(xì)胞大小相同。除了體積小之外，這些細(xì)胞喜歡寒冷的環(huán)境，它們只需要少量的營養(yǎng)物質(zhì)就可以生存和生長，這與生命適應(yīng)恩克拉多斯海洋條件的方式相似。
卡西尼號上的特定灰塵分析儀不具備識別冰粒中細(xì)胞物質(zhì)的分析能力。然而，科學(xué)家們已經(jīng)在設(shè)計具有更大能力的儀器，以用于未來可能的恩克拉多斯任務(wù)。我們的實驗結(jié)果將為這些儀器的規(guī)劃和設(shè)計提供信息。
未來的任務(wù)
恩克拉多斯是美國國家航空航天局和歐洲航天局未來任務(wù)的主要目標(biāo)之一。2022年，美國國家航空航天局宣布，在他們選擇下一個重大任務(wù)時，前往恩克拉多斯的任務(wù)具有第二高的優(yōu)先級——天王星任務(wù)具有最高的優(yōu)先級。
歐洲航天局最近宣布，恩克拉多斯是其下一次重大任務(wù)的首要目標(biāo)。該任務(wù)可能包括一個用于冰粒分析的高效灰塵分析儀。
恩克拉多斯并不是唯一一個擁有液態(tài)海洋的月球。木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二在其冰冷的地殼下也有一個橫跨整個月球的海洋。木衛(wèi)二上的冰粒漂浮在地表上方，一些科學(xué)家認(rèn)為木衛(wèi)二甚至可能有像恩克拉多斯這樣的間歇泉，將冰粒射入太空。我們的研究也將有助于研究木衛(wèi)二的冰粒。
美國國家航空航天局的“木衛(wèi)二快船”任務(wù)將在未來幾年訪問木衛(wèi)二。克利伯號計劃于2024年10月發(fā)射，并于2030年4月抵達(dá)木星。航天器上的兩個質(zhì)譜儀之一，表面灰塵分析儀，是為單個冰粒分析而設(shè)計的。

克利伯號上的表面塵埃分析儀將分析木星衛(wèi)星木衛(wèi)二的冰粒。（圖片來源：uux.cn/NASA/CU Boulder/Glenn Asakawa）
我們的研究表明，如果只存在于少數(shù)排放的冰粒中，這種儀器將能夠發(fā)現(xiàn)細(xì)菌細(xì)胞的哪怕是微小部分。
根據(jù)這些航天機構(gòu)近期的計劃和我們的研究結(jié)果，即將到來的訪問恩克拉多斯或木衛(wèi)二的太空任務(wù)的前景令人難以置信地興奮。我們現(xiàn)在知道，通過目前和未來的儀器，科學(xué)家應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)這些衛(wèi)星上是否有生命。