地球上的深海微生物，或許能存活於土星的衛星之上

土星，是太陽系內唯一擁有「行星環」的星球。不僅如此，土星也不像地球只有一個月亮相伴，它被眾多的衛星所環繞。科學家一直懷疑，在這些衛星中，或許隱藏著我們一直渴望尋找的答案：外星生命。

卡西尼號太空探測器眼中的土星。| 圖片來源：NASA/JPL

土星的第六大衛星土衛二，又稱恩克拉多斯（Enceladus）或許是太陽系中最令人著迷的星體之一了。被冰層覆蓋的土衛二擁有著溫暖的地下海洋，還有著生命所需的的基本化學成分。我們忍不住想，那裡，會孕育出外星生物嗎？

被冰層覆蓋的土衛二。| 圖片來源：NASA/JPL

一篇最新發表於《自然通訊》雜誌上的論文就對這一問題進行了探討[1]，發現答案很可能是肯定的。據最新研究發現，產甲烷微生物可以在土衛二環境下存活。這一結論是由維也納大學的科學家 Simon Rittmann 領導的一個跨學科研究小組，通過將在地球深海熱泉口周圍發現的微生物，暴露在與土衛二類似的環境下而得出的。這是科學家首次對地球微生物能否在土衛二環境下產生甲烷所進行的跨學科研究。它涵蓋的學科領域包括天體地球化學、行星學、微生物生理學和高壓生物學。

難以置信的是，這些微生物不僅存活了下來，而且還呈現出一派欣欣向榮的樣子！因此，或許在太陽系的某個特定時期內，土衛二可能是除了地球以外，比任何地方都更有可能擁有生命的星球。

羽毛狀噴發：水和有機分子

從土衛二的冰層表面升起的羽毛狀煙流。| 圖片來源：NASA/JPL

土衛二的水和有機分子流的存在，使得土星的這顆冰冷的衛星成為尋找潛在外星生命的熱門星球。每隔一段時間，土衛二就會將一股水蒸氣和固體顆粒射入太空。根據NASA的卡西尼號太空探測器所做的測量表明，在土衛二的噴射物中，含有大量生命所需的化學物質，其中包括有機物和含氮分子，以及鹽、硅酸鹽和氫分子。不僅如此，在數十億年的時間裡，土衛二上存在著一個溫暖的冰封海洋——這是另一個重要的潛在宜居跡象。天體生物學家推測，土衛二上的生命可能會像遠古地球那樣，在水下岩石內核附近的深海熱泉口周圍出現。

除了卡西尼號對它進行的低空探測之外，科學家還沒有機會了解土衛二的地表，也無法對其海洋進行探索，因此我們還無法確切地知道那裡是否真的有生命。但正如新的實驗所證實的那樣，我們至少能在通過模擬土衛二的環境，來觀察微生物在這種環境下的生存表現。

需要強調的是，科學家們並不是隨意地挑選一種微生物來進行這項實驗，他們必須找到一種最可能出現在土衛二上的微生物，沖繩甲烷嗜熱球菌（Methanothermococcus okinawensis）被選為這項研究的試驗對象。這是一種喜歡徘徊在深海熱泉口附近的生物體，這種來自古生菌家族的微生物會以二氧化碳和氫氣為「食」，釋放出甲烷。

在實驗中，研究人員將甲烷嗜熱球菌以及其他兩種類似的微生物一起暴露在推測的土衛二的大氣環境下。在這種情況下，這些微小的生物體不但沒有奄奄一息、就要消亡殆盡的樣子，反而對周圍的二氧化碳和氫氣進行了「狼吞虎咽」般的吞噬，它們茁壯地生長併產生甲烷。為了讓微生物的生存環境變得更複雜，Rittmann 的團隊還將它們暴露於一些可能存在於土衛二上的有害化合物中，如甲醛、氨和一氧化碳，這些有害化合物可以抑制微生物的生長。但面對這樣嚴峻的生長環境，這些微生物也仍然堅強地繼續茁壯成長。

這項新的研究還指出，一種低溫的名為蛇紋石化（對含鎂岩石進行分解產生蛇紋石的蝕變作用）的地球化學過程也發生在土衛二上。在這種情況下，蛇紋石化可以產生足量的氫氣來支持產甲烷微生物。

實驗結果表明，根據推測出的土衛二環境和給定的環境參數，生物性的甲烷產生確實可以在這樣的環境下發生。來自地球上的深海熱泉口的微生物，可以在抑制物與高壓並存的環境下生長。

學界評價

康納爾大學的物理科學教授 Jonathan I. Lunine 沒有參與這項研究，他表示發現這樣一種能在類土衛二環境下生長的有機體是非常重要的，但對於微生物能在這樣的環境下茁壯成長一事倒也並不感到驚訝。

他指出了這項新研究的一個弱點，即實驗中使用的培養基的pH值（即酸鹼度）低於卡西尼號所發現的範圍值。而更高的pH值是有可能會抑制微生物生長的。NASA的天體物理學家 Chris McKay 也認為，研究人員沒有將土衛二的深海熱泉口處的壓力、溫度、pH值、二氧化碳和氨等因素同時設計到實驗中非常可惜，雖然「這確實很難做到」。

美國西南研究所的 Hunter Waite 說：「如果我們真的在土衛二上發現生命，它們也不太可能與地球生物相似，除非這些生命形式都來自於太陽系外的某一共同起源，但這種可能性是極小的。」他認為在地球上證明這些概念或許有趣，但是前往土衛二，並在其特有的環境中尋找和研究產甲烷生物將是未來無可替代的研究方案。

對於這樣的「批評」，這項新研究的作者並非全不認同。Rittmann 強調說，這項研究所用到的數據是純粹基於實驗室研究。他說：「儘管我們努力地想讓實驗設置在儘可能廣的因素，如壓力、介質和氣體的組成、溫度，微生物、抑製劑等等下進行，但得到的仍只是『可能』的結果，這些結果並不能作為外星生命存在的證據。」

這項研究的作者也同樣認為，要精確找到土衛二是否有生命存在的唯一途徑，就是真正的去到那裡。Rittmann 認為，一個配有質譜儀的探測器將能對生物體獨有的碳同位素比率，以及產甲烷菌的其他潛在「生物標記」，包括脂質和碳氫化合物進行檢測。

編譯：不二北斗

參考鏈接：

[2] https://gizmodo.com/experiment-shows-microbes-could-thrive-on-saturn-s-moon-1823355244

[3] https://phys.org/news/2018-02-alien-life-solar-hints-saturn.html

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