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【环球播资讯】土卫二真的存在生命吗？最后一块元素拼图被中国科学家找到

来源：科普中国

土卫二就是人类发现土星的第二颗卫星，现在从大小个头上排列，土卫二在土星卫星排行中为老六。截止到2019年，人们已经发现了土星有82颗卫星，比木星79颗还要多几颗，是太阳系卫星最多的行星。


(资料图片)

经过探索和分析，科学家普遍认为在太阳系可能存在生命的星球极少，行星只有火星可能性较大，其余的就是几颗卫星了，大致有土卫二、土卫六、木卫三。土卫二被排最前面，是因为其上面有大量的液态水。

发现之旅

土卫二在几颗地外生命备选卫星中，是最小的一颗，直径只有约500公里，只有土卫六的约十分之一。由于其体积较小，且远离太阳，反照率极高，达到1.38（地球只有0.37），因此太阳的能量全部被发射，导致土卫二表面温度极低，只有75K（-198℃）。

过去的科学家们认为，这颗被厚厚冰层覆盖的星球，由于其内部能量太小，难以支撑液态水长期存在，生命存在的可能性较小。但上世纪NASA（美国航空航天局）发射的旅行者一号和二号姊妹探测器，有了惊人发现。

这两艘无人探测器分别于1980年和1981年掠过土星，尤其旅行者二号，以据土卫二表面8.7万公里的更近距离掠过，获得了土卫二清晰图像等大量资料，科学家们从其表面陨石坑分布状态以及一些年轻地貌，推测这颗星球内部还有较强的能量活动，引起了世界科学界的轰动。

为了进一步弄清土卫二的状态，NASA在1997年又发射了卡西尼号无人飞船，于2004年到达环绕土星的轨道。作为最重要观测目标，卡西尼号多次不同距离飞掠土卫二，最近时距离其表面只有50公里，通过对这颗星球全方位考察，发现了众多令人惊诧的事实。

土卫二表面有丰富的老虎纹，也就是表面存在多条平行的裂缝，说明土卫二上还有丰富的地质活动。土卫二的表面，还有众多的冰火山，喷出的羽流高达250千米。卡西尼号掠过这些羽流获取了样本，经过化学分析，发现里面存在丰富的无机和有机物，包括碳、氢、氧、氮、硫等及其化合物。

这些发现预示着土卫二存在一个很深的地下海洋，并存在热源环境，具备生命存在的环境。由此，土卫二被认定为太阳系最有可能存在地外生命的星球之一。

但一直以来，生命存在的六大基本元素之一的磷没有发现。在地球上，磷被普遍认为是限制生命起源和生物规模的关键营养元素。那么，土卫二的海水中到底有没有磷的存在呢？会不会由于磷元素的存在而限制土卫二生命的起源和宜居呢？

这个问题一直困扰着科学界，科学家们希望能找到这个生命存在条件的最后一块拼图。

中国科学家通过建模研究，完成了生命存在条件的最后拼图

在地球海水中，磷往往以正磷酸（HxPO4-）的形式存在，且溶解度极低，只有10^-7molal。土卫二的海水被认为具有碱性，pH在8.5~11之间，且有大量的H2被还原。这种迥异的海水化学对磷化学会产生什么影响呢？弄清这个问题，是土卫二海水中有没有磷存在的关键。

中国科技大学地球和空间科学学院研究员郝记华，与美国西南研究院的克里斯托弗·格林研究员等学者合作，通过对NASA已发布的卡西尼号探测器发回的资料解读，构建了一个土卫二冰下海洋水-岩相互作用模型，模拟出了土卫二海水化学环境。

研究结果表明，在土卫二特殊海洋环境下，磷依然会以正磷酸盐的形式存在，而且可以达到10^-5到10^-3molal的含量，高于地球海洋含磷浓度几个数量级。这是由于土卫二海水碱性和高碳酸根的特征，导致碱土及过渡金属元素含量很低，从而提升了磷酸盐矿物的溶解度。

这种现象已经在地球上很多具有碱性和高碳酸根的湖泊中得到证实。根据这个模型，可以认为土卫二水体中含有丰富的溶解态磷酸根，能够支持那里的微生物起源和繁衍。这项研究成果发表在国际一流学术期刊《美国国家科学院院刊》上，首次揭示了土卫二存在生命关键营养元素磷，填补了土卫二海洋宜居性研究的空白。

这个成果可以认为是寻找土卫二生命存在条件的最后一块拼图，意义重大。项目研究以中国学者为主，得到中国科技部、中科院、中国科技大学的扶持和经费资助。因此，发表的论文第一通讯作者为郝记华，第一通讯单位为中国科技大学。

那么，土卫二到底会存在什么样的生命呢？

土卫二几乎就是一个冰球，其表面被耀眼的白色冰层包裹，是太阳系反照率最高的星球，因此十分寒冷。土卫二表面遍布着一些冰川山峦和沟壑，一些大峡谷长约200公里，宽约5~10公里，深约1公里。

在土卫二表面，尤其是南极地区，存在一些不断喷发的“火山”，但喷出的不是炽热的熔岩，而是冰屑、水和易挥发的气体，形成数百公里高的羽状物，在土卫二上空形成气体云。卡西尼号穿越这些气体云和羽流，获取了云体样本。

通过搭载的科学仪器分析后发现，羽流和云体主要为水蒸气，还包含少量的分子态氮、甲烷和二氧化碳。科学家们把这些不断喷发的“火山”称为“冰火山”，喷发的物质称为“冰羽流”。

正是这些现象，让科学家们怀疑土卫二冰冻的表层下有一个巨大海洋，这个海洋位于土卫二表面20~30公里的冰层下面，保守估计深达10~20公里，有的估计可达65公里，并且在海洋深处的地核中，还有能量活动。

而地球的海洋深度平均只有3.6公里，与土卫二相比实在不值一提。研究发现，土卫二海洋中具备着生命存在的各种元素，郝记华等人的研究成果，又为生命存在的元素弥补上了最后一块拼图。

但即便如此，土卫二存在生命的可能性毕竟还只是个假设，到底存不存在还需要未来进一步的探测求证。NASA有计划在未来派出一个降落到土卫二表面的专门探测器，钻透厚厚的冰层，让AI深入到海洋中一探究竟。

目前，NASA的科学家们还在继续分析早已殉职的卡西欧探测器之前发回的资料，据说有其在土卫二冰羽流中取得的一滴水的分析，会不会从中找到生命迹象，还不得而知。不过科学家们普遍分析，土卫二上即便存在生命，也是很低级的生命，就像地球深海热泉喷口附近的那些低等生物，而且很可能与地球生命模样完全不同。

因此，期望值不要太高，那里不太可能存在地球陆地动物之类的高等生物，更别谈什么外星人文明了。不过，即便在土卫二找到了一个细菌或细胞，也将是一个惊天突破，宇宙生命史就要改写，这一点还是值得期待的。

因为，迄今为止，科学家们几乎穷尽一切，还没有发现任何地外生命的一根毛。今天就说到这，感谢阅读，欢迎讨论。

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关键词： 科学家们 卡西尼号 中国科技大学

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