地球的細菌也能在土衛二茁壯繁衍？

科技 03-09

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【博科園-科學科普】幾十年來，自從先驅者和旅行者號探測器通過外太陽系，科學家們推測生命可能存在於像木星的衛星歐羅巴這樣的冰體中。然而感謝卡西尼號的任務，科學家們現在相信太陽系外的其他衛星——比如土星的衛星土衛二可能也會有生命存在。

科學家們最近確定，在土衛二發現的條件下，一種土壤細菌能夠茁壯成長。圖片版權：NASA/JPL/Space Science Institute

例如卡西尼觀察到來自土衛二南部極地區域的羽流活動，表明內部存在水熱活動。更重要的是這些羽狀物含有有機分子和水合礦物，這是生命的潛在跡象。為了驗證這顆衛星的生命是否能夠茁壯成長，一組科學家進行了一項測試，在該測試中，地球上的細菌被置於類似土衛二內部的環境中。

這項研究的詳細內容最近發表在《自然通訊》雜誌上，標題是「在假定土衛二條件下的生物甲烷生產」。該研究由維也納大學的Ruth-Sophie Taubner領導，其中包括來自Johannes Kepler University Linz、Ecotechnology奧地利、不來梅大學和漢堡大學的成員。

在土衛二海底可能發生的水熱活動。圖片版權：NASA/JPL

研究小組選擇了三種產甲烷菌的菌株，也就是我們所知的甲烷球菌。這種微生物在低氧環境中生長，並消耗在土衛二上存在的化學物質，如甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和氫分子(H2)，並釋放出甲烷作為代謝副產物。研究Enceladus-like條件下產甲烷菌的生長，三個高溫厭氧產甲烷菌株，Methanothermococcus okinawensis(65°C),Methanothermobacter marburgensis(65°C)和產甲烷球菌屬絨毛(80°C)都能夠通過減少固定碳和獲得能量的CH4 CO2和H2形式，研究了關於經濟增長和生物甲烷生產在不同的頂部空間氣體成分。

這些菌株之所以被選中，是因為它們能夠在熱液噴口附近的溫度範圍內生長，在化學介質中，以及在氫分子的低分壓下。這與在土衛二的羽狀物中所觀察到的情況相一致，並且相信在衛星內部存在著什麼。這些類型的古菌仍然可以在地球上找到，在深層的裂隙和熱液噴口附近徘徊。特別地，沖繩海槽內的深海熱液噴口附近只有一個位置，而沖繩島上的沖繩人的應變是確定的。由於這個排氣口位於海平面以下972米(3189英尺)的深度，這表明這種應變對高壓具有耐受性。

地球洋底的熱液噴口，圖片版權：NOAA

多年來科學家們一直懷疑，地球的熱液噴口在生命的出現中起著至關重要的作用，類似的情況可能存在於衛星內部，如歐羅巴、木衛三、土衛六、土衛二以及太陽系外的其他天體。因此研究小組認為，在這些體內也可能存在產甲烷的古菌。在實驗環境中對土的溫度、壓力和化學條件等因素進行研究後發現三種菌株中有一種能夠生長併產生甲烷。

該菌株甚至在研究小組介紹了恩克拉多斯(Enceladus)上存在的化學物質後存活下來，這些化學物質被認為可以抑制微生物的生長。正如他們在研究中得出的結論：在本研究中證明了產甲烷菌株M.沖繩人能夠繁殖和/或在假定的enceladus條件下生產CH4。

在確定的生長介質和氣相條件下，在高壓(高達50巴)條件下培養了沖繩人，包括在恩克拉多斯的羽流中發現的幾種潛在的抑製劑。由此斷定在土衛二的羽狀物中發現的甲烷很可能是由甲烷菌產生的。正如該研究的主要作者維也納大學微生物學家西蒙·里特曼(Simon Rittmann)在一次採訪中解釋的：這種生物很可能是生活在其他行星上的，在未來的任務中進行調查可能會非常有趣。