美國宇航局的卡西尼號探測器拍到了土衛二上的間歇泉噴射出冰凍物質。供圖：NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE
撰文：NADIA DRAKE
在小小的土衛二上，深海熱液噴泉持續向太空中拋灑水、冰、二氧化硅，乃至含碳簡單化合物這樣稀奇古怪的東西，其中很多都是人們所熟知的維持生命必須成分。
目前，科學家們在一個“已逝”探測器發回的數據中，找到了更加有趣的發現：在一些較重的有機化合物中，數百個原子按環狀、鏈狀排列。這是目前為止在土衛二上發現的最複雜的有機物分子，也正是這一發現，讓土衛二躋身太陽系內最有可能存在地外生命的地方。所提及研究論文於近日發表在了《自然》期刊。
“就我們目前所知，土衛二是我們尋找太空生命的最佳地點。在土衛二的海洋中現在可能真的存在微生物。”康奈爾大學的Jonathan Lunine如是說。
2005年底，探索土星的卡西尼號探測器發現土衛二上有冰水噴流，這令許多科學家驚喜不已。噴流從土衛二南極地區的裂紋噴出，其中的海水來自於土衛二冰蓋之下的全球性海洋。多年來，科學家們一直在研究這些噴流，並計算土衛二海洋的鹽度和酸度。從中已鑑別出甲烷等有機化合物，確定海床上的深海熱泉為噴流提供了熱量和能量。
但這次新發現的複雜分子，卻帶來了新的疑問：它們究竟是化學反應的產物，還是外星生命的線索？
“我們還無法回答這個重磅問題，但可以肯定的是，上面正在進行著某種活動，因此產生了有機化合物，所以我們才能從太空中探測到它。”該論文的第一作者、德國海登堡大學的Frank Postberg說道。
“土衛二大量地向卡西尼號探測器噴射高濃度有機物。這真是一個令人振奮的發現。”
塵埃探測器
儘管卡西尼號探測器於去年９月主動墜入土星，結束了自己的使命，但它傳回的海量數據，仍然是一座有待發掘的巨大寶庫。
這其中就包括卡西尼號探測器從E星環附近飛過時收集到的數據。E星環薄而透明，由土衛二噴出的塵埃與冰粒構成。當卡西尼號探測器從E星環邊緣飛過時，上面專門用於探測宇宙塵埃的儀器與E星環的某些微粒碰撞，並因此反饋了微粒成分的信息。
Postberg和同事們決定，對從2004年至2008年期間，卡西尼號飛掠E星環時收集到的數據展開研究，因為在此期間，儀器設備遭受其它太陽系行星際微粒的汙染最少。飛掠多達15次，探測器收集並分析了大約1萬個塵埃微粒。Postberg和其同事們通過對其中約百分之一的微粒進行分析，鑑別出了複雜有機化合物的跡象。
他說：“這簡直像是大海撈針。”
這些含碳的重分子依附在土衛二噴射出的水冰顆粒上，隨之一起被噴射到了太空當中。卡西尼號由此經過，正好完成了收集工作。此外，據Postberg介紹，一些更大的分子重達數千個原子質量單位，這些巨型化合物就像是它們的碎片。
漂浮的薄膜
這是首次在土衛二上發現此類重有機物。此前，卡西尼號曾探測到較輕的氣體分子，比如甲烷和乙烷，其中包含有一到兩個碳原子和幾個氫原子，重量大約在15個原子質量單位左右。
但此次新探測到的分子，重約200個原子質量單位，含有7-15個碳原子，若干氫原子，甚至還含有氮原子和氧原子。
美國宇航局噴氣動力實驗室的Morgan Cable介紹說：“儘管此前我們在地球之外也曾發現過大分子，但這是首次在液態水海洋中探測到它的存在。”他致力於在地球上一些看似不可能存在生命的地方尋找生命。（最近，科學家還在乾冷的火星上發現了複雜有機物。）
“許多大有機分子無法在液態水中保持長時間穩定，因此，我們又面臨著一個新的問題，那就是這些有機分子到底來自哪裡？”
Postberg和同事們都認為，很可能是新形成的重有機物浮到土衛二地下海洋上層，然後漂浮到了南極地區噴水的裂縫附近。這樣一來，它們就可以附著在冰粒上，隨著從海床升起的氣泡一起進入太空。
Cable說：“在我們的海洋最上層，也有一層有機分子形成的薄膜，你可以把它想象成一個由生命及其副產物構成的‘浮油層’。它覆蓋著相當大一部分海洋。現在看來，土衛二上也有這樣的薄膜。問題是，這層薄膜也是生命構成的嗎？”
默默等待
此次的發現很是激動人心，儘管如此，這類富含碳原子的有機物還無法成為衡量生命存在的指標。在很多化學作用中也能形成這類結構，不一定需要地外生命的新陳代謝，。
“它們是在海底岩石與水相接的地方，通過非生命過程形成的嗎？亦或是由微生物所產生的廢棄物？這是一個問題，一個擺在我們面前大大的問題。”
本質上看，科學家們通過這些分子瞭解到，土衛二冰蓋之下的環境能夠進行極端複雜的化學反應。但是這些化學反應，究竟是完全獨立於生命，且只是通過化學和地質因素而產生？還是是生命起源之前的混沌？是正在產生外星微生物？還是土衛二海洋當中已有生命形式產生的廢物？對於這些疑問，目前還沒有答案。
在卡西尼號探測器拍攝的這張照片中，土衛二南極地區的冰蓋上，裂紋斗折蛇行。供圖：NASA, JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE
Lunine說：“我們應該儘快重返土衛二。它正等著我們進行探索。時至今日，可不是隨便去個地方，就能遇上噴射到太空的微生物糞便供我們分析。”
我們已經具備了能夠解開這些疑問的儀器，只需要重返土衛二即可。Lunine和同事們設計了“土衛二生命尋找儀（Enceladus Life Finder）”，本應在不久的將來升空，但美國宇航局拒絕資助該項目。
不過用不了多久，一艘宇宙飛船就將前往另一個冰凍海洋星球——土衛二。科學家們還不清楚在那片外星海洋中發生著什麼化學變化，也不知道已知生命形式所需的必備成分，在那裡是否如地球般充足。
但就目前來看，無論是科學家還是土衛二都只能等下去。希望不久後的某天，他們不再需要靠挖掘檔案數據來回答人類最迫切的問題，而是可以用一種實時的方式，去解開眾多天體生物學的謎題。
（譯者：Mikegao）
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