发现提供了更多证据证明土星的月亮土卫二可以支撑其地下海洋中的生命

此p显示了土卫二的横截面，显示了SwRI科学家在土星月球中建模的过程的摘要。当水分子被辐射分解时，表层冰中产生的氧化剂可与热液活动和其他水-岩石反应产生的还原剂结合，从而为海洋中的潜在生命提供能源。

西南研究所（SwRI）的科学家利用来自NASA卡西尼号航天器的数据，对土星卫星土卫二的地下海洋中的化学过程进行了建模。研究表明，多样的新陈代谢菜单可能支持月球冰冷立面下方液态水海洋中潜在的无害微生物群落。

在2017年9月解轨之前，卡西尼号采样了从土卫二冰冷表面裂缝产生的冰粒和水蒸气羽流，发现了分子氢（一种潜在的微生物食物来源）。行星科学杂志《伊卡洛斯》上发表的一篇新论文探讨了其他潜在能源。

主要作者克里斯汀·雷（Christine Ray）说：“在羽流中检测到分子氢（H2）表明，土卫二海洋中有可用的自由能。”在攻读博士学位时，他在SwRI兼职。得克萨斯大学圣安东尼奥分校物理学博士学位。“在地球上，有氧呼吸或氧气呼吸，生物会消耗葡萄糖和氧气等有机物质中的能量来产生二氧化碳和水。厌氧微生物可以代谢氢产生甲烷。所有生命都可以蒸馏为与氧化剂和还原剂化合物不平衡相关的类似化学反应。”

这种不平衡会产生势能梯度，氧化还原化学作用会在化学物质之间转移电子，最常见的情况是一种物质发生氧化，而另一种物质发生还原。这些过程对生命的许多基本功能至关重要，包括光合作用和呼吸作用。例如，氢是支持生活在地球海洋中靠近热液喷口的厌氧微生物的化学能来源。在地球的海底，热液喷口排放出富含能源，富含矿物质的热流体，这些流体使独特的生态系统中充满了不寻常的生物得以繁衍。先前的研究发现土卫二上热液喷口和化学不平衡的证据越来越多，这暗示了其地下海洋的适宜居住条件。

雷说：“我们想知道其他类型的代谢途径是否也可以为土卫二的海洋提供能量来源。”“因为这需要我们在土卫二的羽流中尚未发现的另一组氧化剂，所以我们进行了化学建模，以确定海洋和岩芯中的条件是否可以支持这些化学过程。”

例如，作者研究了来自太空的电离辐射如何产生氧化剂O2和H2O2，以及海洋和岩石核心中的非生物地球化学如何导致可能支持代谢过程的化学失衡。研究小组考虑了如果还原剂的含量不明显，这些氧化剂是否会随时间累积。他们还考虑了水性还原剂或海底矿物如何将这些氧化剂转化为硫酸盐和氧化铁。

“我们将自由能的估算值与地球上的生态系统进行了比较，并确定总体而言，我们的有氧和无氧代谢值均达到或超过了最低要求，” Ray说。“这些结果表明，氧化剂的产生和氧化化学作用可能有助于维持可能的生命以及土卫二上新陈代谢的微生物群落。”

“现在我们已经确定了潜在的微生物食物来源，接下来要问的是'从海洋中出来的复杂有机物的性质是什么？” SwRI计划主任Hunter Waite博士说。该新论文引用了Postberg等人在2018年发表的在线Nature论文。“这份新论文是理解小卫星如何以完全超出我们期望的方式维持生命的又一步！”

该论文的发现对于下一代探索也具有重要意义。

另一位合著者之一的SwRI高级研究科学家克里斯托弗·格莱因博士说：“未来的航天器可能会飞过土卫二的羽流，以测试本文对海洋中氧化性化合物的丰度的预测。”“我们必须谨慎行事，但我发现令人感到振奋的是，思考是否可能有奇怪的生命形式利用这些能量源，而这些能量源似乎对土卫二的运作至关重要。”

参考：Christine Ray，Christopher R. Glein，J。Hunter Waite，Ben Teolis，Tori Hoehler，Julie Huber，Jonathan Lunine和Frank Postberg撰写的“氧化过程充实了土卫二的代谢菜单”，伊卡洛斯，2020年12月5日，DOI：
10.1016 / j.icarus.2020.114248