冰丘

　　 　　土星最大的卫星土卫六通过土星和它的星环。这张照片是卡西尼号探测器用实色拍摄的。 　　示意图：NASA 　　执笔：Nadia Drake 　　冬天降临土卫六的两极地区的话，会带大量的有毒分子去，但是在适当的条件下，这些分子可以与地球上细胞外层的生物膜结合。 　　这种分子被称为丙烯酸氰（C3H3N），形成在六大气层上层。现在，科学家们发现，这样的分子大量存在于土卫六橙色的大气层中，有可能降落到土卫六冻结的地表。 　　根据近日在《Science Advances》上发表的论文，在土卫六北半球第二位的湖丽姬亚海，有可能存在100亿吨以上的普罗西亚。 　　这种化合物进入土卫六湖后会发生什么？那是自己合成的吗？这些问题仍然悬而未决。但是，假设这个分子可以形成细胞膜，这次的发现提出了新的疑问。在土卫六的海洋中，能否简单获得生命所需的重要原料之一。 　　 　　这是卡西尼号探测器合成的图像，可以通过土卫六云看到地表。 　　示意图：NASA 　　 　　上图是用美国航空宇宙局的卡西尼号探测器拍摄的照片着色后连接而成的。图中显示了土卫六的北半球分布着很多碳氢化合物湖和海洋。 　　参考图：NASA、JPL-CALTECH、ASI、USGS 　　“土卫六上的化学环境独特而怪异，我们现在掌握的所有证据都表明，为了生命的存在，我们准备了很多东西。”美国约翰·霍普金斯大学的萨拉·海阿特说。 　　“从行星科学中学到的一切，都告诉我们其他星球比我们更有创意”。 　　外星之海 　　数十年来，土卫六这颗土星上最大的卫星诱惑了天体生物学者们。除了化学环境之外，土卫六和地球多少有些相似。在太阳系中，除了地球以外，唯一的液体是在地表流动的星星。氮气体吸附大气层，表面覆盖着许多复杂的有机化合物。 　　但是，土卫六的温度可以下降到-179°C，水变得像磐石一样硬，液体乙烷和甲烷聚集在了海里。土卫六赤道附近的山丘不是砂石，而是用冷冻的有机物制成的。土卫六上的“雨”也和地球植物合成的化合物一样。 　　换言之，如果生命在土卫六上进化，那个分子机构处理碳氢化合物比处理水更有效率。 　　 　　卡西尼号拍摄了冬季的土卫六，由冷冻化合物形成的巨大云层漂浮在土卫六的南极上空。 　　图：NASA/JPL-CALTEH/SPACE SCIENCE INSTITUTE 　　 　　从卡西尼号的这个观点来看，土星环上悬挂的土卫六就像明珠一样。 　　图：NASA、JPL-CALTECH、SPACE SCIENCE INSTITE 　　 　　很长一段时间，土卫六浓厚的大气层遮蔽了我们对地表观察的视线。 　　示意图：NASA 　　“在整个太阳系中，再也没有像这样拥有液体碳氢化合物湖的地方了”。该论文的共同作者是美国航空宇宙局哥达德宇宙飞行中心的Conor Nixon，他说“因此，新的生物学体系是必要的”。 　　从2004年到现在，卡西尼号探测器在土星附近很忙，帮助科学家们研究土卫六这个巨大而奇怪的卫星。10多年前，卡西尼号探知了分子中含有丙烯氰原子成分的证据（3个碳、3个氢、1个氮）。但是，卡西尼的数据并没有告诉科学家这些原子是否按照丙烯的分子结构排列。 　　最近，这项研究的负责人、在美国航空航天局工作的Maureen Palmer和同事们研究了智利阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）收集的数据。研究宇宙的科学家过去曾将望远镜朝向土卫六，利用它来校正观测。 　　结果显示，根据2014年2月到5月收集的校准数据，土卫六确实存在丙烯酸酯，这些物质在原子水平上不仅与丙烯酸酯相同，而且整个分子结构也完全相同。 　　科学家们利用这些偶然的数据，确定了土卫六大气层漂浮着数百万公里的丙烯青。根据该研究小组的探查，丙烯主要分布在约193公里的上空。根据Nixon的说法，太阳光和其他带电粒子轰炸土卫六个氮气层的话，现有的甲烷和氮气就会分解成“乐高积木块”。 　　然后，这些原子被重组成包括丙烯酸酯的各种复杂结构。丙烯青慢慢聚集在一起，沉入大气层中，最终以雨滴的形式降落在土卫六地表。由于土卫六上的季节变化和大气循环，最高浓度的丙烯在冬天会下降到两极地区，但是在整个星球的其他地方也会附着一定程度的雨露。 　　Nixon说：“丙烯青向土卫六扩散，静静地躺在地表，成为有机残留物，有可能通过反应形成长链聚合物。或者，掉到湖里，掉进湖里，就有可能开始自我组织。”。 　　乌贼星冰？ 　　丙烯酸氰有可能形成类似地球生物细胞膜的想法，来自美国康奈尔大学的研究小组。该小组研究了土卫六大气层的许多分子，利用计算机模型确定了细胞膜那样的构造，即“氮基膜”（azotoosome，这个名词是这个研究小组在2015年创始的，还没有确切的译法）。 　　 　　卡西尼号透过薄雾，看到了土卫六上的碳氢化合物湖和冰丘的位置。 　　图：NASA、JPL-CALTECH、SPACE SCIENCE INSTITE 　　 　　从卡西尼号眺望，土星的另一个小卫星土卫三从土卫六的背后穿过。 　　图：NASA、JPL、SPACE SCIENCE INSTITE 　　 　　9.6公里处的土卫六地表。这张照片是由霍健号探测器拍摄的影像合成的。 　　图：ESA、NASA、JPL、UNIVERSITY OF ARIZONA 　　该小组以当时的研究生James Stevenson为首，在土卫六极冷的液氮海洋中，发现丙烯形成某种天体生物学材料的可能性最高。 　　与地球上的细胞膜一样，这种模拟材料坚固而韧性强，可以形成空心球，可以将其他生命所需的材料从外部隔离，但甲烷中聚合和隔离的属性也正好如此。 　　康奈尔大学的Paulette Clancy先生说：“这个分子虽然不能无间隙地亲近，但必须要亲密到可以形成连锁。然后，在链条两端相遇后，请将‘美好的回忆连接起来吧！’”。这样的话，可以形成封闭的膜。 　　还没有真正的实验证明丙烯可以形成膜。因为用低温液体甲烷和有毒氰化物进行实验很难。但是，在地球上的我们也只能这样模拟土卫六可能发生的化学反应。 　　“请寻找最好的有机化学者，询问他们是否愿意接受这个挑战。”Clancy说。 　　但是，由于丙烯在土卫六上的含量非常丰富，所以丙烯在理论上可以形成膜状球。这个理论也更动人心弦了。结果，只需计算质量，土卫六丽姬亚海的比林西亚就可以形成至少360亿只大王乌贼。这一发现可能会促使探查机再次发射橙色星球。 　　“这是解开土卫六湖的初期实验阶段。但是，到了那里，才能够确切地知道发生了什么。”。 　　（译者：mikegao） 　　出典：国家地理中文网（官V）