土卫二羽状喷流中无法解释的大量甲烷,可能来自海底热泉附近微生物

土卫二虽然看起来一片冰冷,但科学家相当着迷从土卫二地表喷出的巨大羽状喷流。卡西尼号探测器曾探测这些喷流含甲烷与复杂有机物质,前者含量高到无法靠任何非生物化学过程解释,美国亚利桑那大学团队于是试着建模,指出土卫二地下海洋深处存在未知甲烷产生过程,可能与生物有关。

土卫二恩克拉多斯(Enceladus)虽然是表面被冰覆盖的卫星,但地下或许相当热闹。NASA卡西尼号探测器于2014年发现土卫二南极地底存在液态海洋的证据,厚度约10公里;南极附近冰火山还会向太空喷出含有大量水气与其他挥发物的羽状喷流,喷射量约每秒200公斤,与地球海底火山口相关的某些分子浓度相对较高,比如甲烷与二氧化碳,尤其甲烷含量特别让人意外。

科学家已确定,没有任何已知过程可产出土卫二羽状喷流观察到的甲烷量,这代表可能来自另一个未知化学过程或微生物。

亚利桑那大学生物学家Regis Ferriere团队想知道,专门吃二氢(dihydrogen)并产生甲烷的类地微生物能否解释卡西尼号探测到的大量甲烷,于是模拟了土卫二各种环境条件,引入假设的产甲烷微生物,接着分析海底热泉是否可为微生物提供足够的二氢进食、温度是否适合生存、微生物又会对周围环境带来什么影响──如羽流中的甲烷浓度,最后将模拟结果与卡西尼号实际检测到的数据进行比较。

研究表明,土卫二地下海洋深处的条件确实有利微生物生存,更有趣的是,只有当生物源添加到模型时,甲烷含量才与实际观察结果匹配。

当然,团队并非结论指出土卫二的海洋有生命,只是由微生物产生甲烷的前提能与真实数据兼容,换句话说,我们不能将外星生命假说视为不可能的事情并丢弃,想排除土卫二的生命可能性,就需要更多任务佐证;也可能地下海洋还有其他未知化学过程在运行,要解开这道谜题,天文学家只能继续研究这个迷人的世界。

新论文发布在《自然天文学》(Nature Astronomy)。

(首图来源:NASA)

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