研究显示探测土卫二生命可能需要100次飞掠间歇泉羽流土卫二上巨大的羽流提供了一种在不着陆情况下便可探寻生命迹象的特殊机会
艺术家想象图，展示了NASA的卡西尼号航天器在飞越土卫二南极羽流时的情景。新型的轨道器也许在不着陆的情况下便可以从羽流中找寻生命。
根据一项研究显示，在探测器不着陆的情况下也可能搜寻到被冰层覆盖的土卫二上的生命迹象，尽管这不会很容易。
一组研究人员发现，轨道飞行器需要至少进行100次飞跃土卫二喷发出的羽流，才能捕捉到细胞的痕迹，而细胞正是确认生命存在的一个重要标志。这个结论将有助于优化未来前往土星和土卫二的太空任务，以提高科学探索的回报率，尤其是在生命信号未被检测到的情况下。
在2015年，NASA的卡西尼号探测器飞跃了从土卫二表面喷发出来的间歇泉羽流。大量的飞跃数据显示，羽流中包含了丰富的二氢化合物（H2），这表明土卫二上有海底热泉的存在，而这些热泉与地球上的没什么两样。数据同时也表明了羽流中存在着大量的二氧化碳和甲烷，这意味着在土卫二的海底热泉附近可能存在着甲烷基生命或者甲烷基微生物。
现在，研究人员已经建立了土卫二的海底热泉环境模型，用来估算这样一个产甲烷的生态系统的质量，从而能够更好的理解有多少细胞可以进入羽流，并被羽流携带喷发到土卫二的表面。
安东尼·阿夫霍尔德是亚利桑那大学的博士后研究助理，也是这项研究的主要作者。他在一份声明中说到，模拟出的土卫二全部海洋中的细胞数量，仅相当于地球一头鲸鱼的质量。这着实很令人吃惊。
通过估计细胞的密度，该团队发现了土卫二上的生命承载区（或者叫海底热泉附近的生物圈）可能范围非常小，少于10吨碳的密度，这笔地球海底热泉附近的生物圈要小。
卡西尼号探测器拍摄的土卫二羽流，这些羽流的水中可能携带了微生物。(图片所有权: NASA/JPL–Caltech/太空科学研究)
尽管如此，我们仍可以从这篇研究中了解到，有充足数量的细胞和来自甲烷基微生物的有机物质有可以进入到羽流并喷发到空中，这也增加了造访的太空飞船捕获到它们的机会。
阿夫霍尔德说，土卫二生态圈可能非常稀少。然而模型研究表明，羽流中能够包含足够多的有机分子或细胞，当羽流源源不断地产生时，这些有机物也可以被未来的探测器仪器采集到。
如果土卫二的海底热泉生存着甲烷基微生物，那这些生物也会像在地球上一样，居住在离热泉很近的地方。热泉释放出的温暖水流，混杂着甲烷基微生物的细胞，将直升卫星表面。在这里，至少有100座活跃的羽流会透过裂缝，冲出被冰层覆盖的地壳。
地球上马里亚纳海沟的深海热泉。（海底火山带。图片提供方： 铁人, NOAA/PMEL, NSF.）
与地球相似的热泉可能同样存在与土卫二的海底。在地球上，海底热泉的环境孕育了雪蟹，多毛虫，和不同种类的虾类生物，这些虾的背部长着光敏细胞（或者眼睛）。假如地球上这种海底热泉周围的深海生态环境是独特的的和多样的，那么土卫二上相似的海底热泉将更会是一个让人着迷的寻找地外生命之地。
研究人员认为，假设大多数甲烷来自于居住在土卫二深海中的甲烷基微生物，那么从轨道探测器中取样就是可能的，前提是这些细胞在到达土卫二表面后仍然能够存活。
先前的研究表明，羽流中93%的物质要降落回到土卫二的表面，这使得通过飞飞跃的方式取样成为一项争分夺秒的挑战。此外，并不是每个进入羽流的细胞都能适应羽流向上喷发至太空中过程中的压力变化而生存下来，这个过程会有94%的细胞都由于减压而遭到破坏。
也许另一个更令人担心的挑战是一种叫做有机无生命无定形的非生命元素的存在。正如研究者在本研究中所描述的，无生命无定形物质和有生命的细胞有相同的特征，将导致假阳性（误采集）的风险很高。
为了克服这些挑战，并最大限度地增加取样到真实细胞的几率，阿夫霍尔德的团队发现至少取样0.1mL的羽流才能够保证，也就是说，至少需要100次的探测器飞跃才足够。
100次飞跃听上去很多，但当前NASA的一个旗舰计划“土卫二轨道着陆探测器”，显示出这个目标是可以实现的。在环绕土卫二运行的一年半时间里，“土卫二轨道着陆探测器”可以实现对羽流的1000次飞掠。这些样本将会是寻找土卫二上是否存在生命的重要数据点。
阿夫霍尔德说，也许在几代人的时间内我们都很难在异星世界中找到活体细胞存在的明确性证据。在那之前，我们都不能排除土卫二上存在生命的事实。
BY:Sharmila Kuthunur
FY: 天枢
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