NASA的卡西尼号数据揭示土卫二海洋中生命的组成部分
土卫二南极的冰壳呈现出巨大的裂缝，使得地下海洋的水以间歇泉的形式喷向太空，形成了一股冰粒羽流。NASA的卡西尼号宇宙飞船于2009年拍摄了这张照片，并对这些颗粒进行了采样，以揭示海洋中含有的化学物质。
影像来源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
磷是许多生物过程的关键化学元素，在这颗小卫星释放出的冰颗粒中发现了磷，并可能在其地下海洋中也大量存在。
利用NASA西尼任务收集的数据，一个国际科学家团队发现了磷——生命的基本化学元素——被锁在从土卫二喷射到太空的富含盐的冰粒中。
众所周知，这颗小卫星拥有地下海洋，海洋中的水在其南极以间歇泉的形式从土卫二冰壳的裂缝喷出，形成羽流。然后，羽流为土星的E环（明亮的主环外的一个暗淡的环）提供了冰粒子。
2004年至2017年，卡西尼号在这颗气态巨行星上执行任务期间，多次飞越羽流和E环。科学家们发现，土卫二的冰粒中含有丰富的矿物质和有机化合物，包括氨基酸的成分，这些都与我们所知道的生命有关。
在2005年的一次飞越中，NASA的卡西尼号宇宙飞船拍摄了土卫二的高分辨率图像，这些图像组合成这幅拼接图，显示了土卫二南极的长裂缝，这些裂缝使地下海洋的水逃逸到太空中。
影像来源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
磷是生物过程中含量最少的必需元素，直到现在才被检测到。这种元素是DNA的组成部分，DNA形成染色体并携带遗传信息，存在于哺乳动物的骨骼、细胞膜和海洋浮游生物中。磷也是地球上所有生命中携带能量分子的基本组成部分。没有它，生命就不可能存在。
“我们之前发现土卫二的海洋富含各种有机化合物。”德国柏林自由大学的行星科学家弗兰克·波斯特伯格说，他领导了这项新的研究，这项研究于6月14日星期三发表在《自然》杂志上。“但是现在，这个新的结果揭示了这个小卫星的羽状物喷射到太空中的冰粒中大量磷盐的明确化学特征。这是首次在地球以外的海洋中发现这种基本元素。”
先前对土卫二冰粒的分析揭示了钠、钾、氯和含碳酸盐化合物的浓度，计算机模拟表明，土卫二地下海洋的碱度适中——所有这些因素都有利于宜居条件。
在这张卡西尼号2006年的观测图中，土星的E环被注入了来自土卫二羽流的冰粒子，形成了被太阳从背后照亮的纤细的明亮物质。卫星的阴影半球可以被看作是环内的一个黑点。
影像来源：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
土卫二和更远的地方
在这项最新研究中，作者通过NASA的行星数据系统访问了数据，这是一个从该机构的行星任务中返回的数字数据产品的长期档案。该档案由行星科学家积极管理，以帮助确保其对全球行星科学界的有用性和可用性。
作者重点研究了卡西尼号宇宙尘埃分析仪在对土星E环中的土卫二冰粒子进行采样时收集的数据。卡西尼号飞越E环时分析的冰颗粒比仅穿过羽流时分析的要多得多，因此科学家们能够在那里检测到更多的成分信号。通过这样做，他们在其中一些颗粒中发现了高浓度的磷酸钠——化学结合的钠、氧、氢和磷分子。
NASA的“太阳系之眼”可视化工具可以让你在卡西尼号飞越土卫二的一些关键时刻与它互动。滚动浏览，探索宇宙飞船是如何发现卫星地下海洋及其羽流。
来源：NASA/JPL-Caltech
欧洲和日本的共同作者随后进行了实验室实验，证明土卫二的海洋中含有磷，磷以不同的水溶性磷酸盐形式存在，其浓度至少是地球海洋的100倍。该团队进一步的地球化学建模表明，在太阳系外围的其他冰冷海洋世界中，也可能存在丰富的磷酸盐，特别是那些由含有二氧化碳的原始冰形成的海洋世界，以及液态水很容易接触到岩石的地方。
“高浓度磷酸盐是土卫二海底富含碳酸盐的液态水和岩石矿物相互作用的结果，也可能出现在许多其他海洋世界上。”德克萨斯州圣安东尼奥西南研究所的行星科学家和地球化学家克里斯托弗·格莱因说。“这种关键成分可能足够丰富，可能支持土卫二海洋中的生命；这是天体生物学的一个惊人发现。”
尽管科学团队对土卫二拥有生命的组成部分感到兴奋，但格莱因强调，在月球上或地球以外的太阳系其他任何地方都没有发现生命：“拥有这些成分是必要的，但它们可能不足以使地外环境孕育生命。命是否可能起源于土卫二的海洋仍然是一个悬而未决的问题。”
卡西尼号的任务于2017年结束，飞船在土星的大气层中燃烧，但它收集的数据宝藏将在未来几十年继续成为丰富的资源。当卡西尼号发射时，它的任务是探索土星、土星环和卫星。这次旗舰任务的一系列仪器最终取得了一些发现，这些发现继续对行星科学产生深远的影响。
“土卫二地下海洋中磷的最新发现，为太阳系中其他冰冷海洋世界的宜居潜力奠定了基础。”卡西尼号的项目科学家、NASA南加州喷气推进实验室的琳达·斯皮尔克说，她没有参与这项研究。“既然我们已经知道了如此多的生命要素，问题就变成了：在地球之外，也许在我们的太阳系里，有生命吗？我觉得卡西尼号的不朽遗产将激励未来的任务，最终可能会回答这个问题。”
有关任务的更多信息
卡西尼-惠更斯任务是NASA、欧洲航天局和意大利航天局的合作项目。喷气推进实验室是位于加州帕萨迪纳的加州理工学院的一个分部，为位于华盛顿的NASA科学任务理事会管理这项任务。喷气推进实验室设计、开发并组装了卡西尼号轨道飞行器。
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