土星的怪異,類似地球的衛星剛剛通過了一項外星生命的關鍵測試

2020-12-04 天文在線

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簡介:土衛六是目前所知的除了地球最有可能有生命存在的天體。科學家們一直沒有停止對土衛六是否存在生命的問題研究,但目前仍沒有確鑿證據證明土衛六上是否存在生命。

怪罪於量子力學

美國宇航局的卡西尼探測器拍攝於2006年9月23日的圖像,所顯示的是一對碳氫化合物(烴)湖泊。(圖片: NASA/JPL)

由於量子力學—支配亞原子粒子的奇怪規則,土衛六看起來不太像是有生命寄宿的樣子。

「泰坦」,繼木衛三「蓋尼米德」之後的太陽系第二大衛星,其具有的兩種特性使一些研究人員相信這顆衛星可能存在外星生命:它是太陽系唯一一顆被發現擁有濃密大氣層的衛星;同時也是除地球外,唯一已知表面肯定有水池的太空物體。以土衛六為例,那些冰凍狀態的烴湖跟地球上的海洋相比,倒更像是汽油。但是一些研究人員指出,土衛六表面的水池可能會出現一些複雜的結構:具有特殊性質的氣泡,它們體內所包含的成分與星球上生命所必需的別無二致。

在地球,脂質分子(脂肪酸)可以自發排列成氣泡狀的膜,這種膜組成了所有已知生命形式的細胞屏障。一些研究人員認為,這是生命在地球上形成的第一個必要因素。

研究人員曾推測過,在土衛六上可能會出現一組氣泡與之相等,這些氣泡由被稱為氮基膜的氮基分子組成。

但要讓這些結構自然形成,物理工作就得在泰坦實際存在的條件下展開:溫度大約零下300華氏度(零下185攝氏度),沒有液態水或大氣中的氧氣。

先前的研究,使用分子動力學模擬——一種經常用於檢查生命化學的技術——說明這種氣泡結構會出現,並且會在泰坦這樣的星球上變得普遍。但是發表在《科學進展》雜誌上的一篇新論文表明,早期的模擬是錯誤的。

通過使用更複雜的量子力學模擬,研究人員在新論文中從「熱力學可行性」的角度研究了這些結構。

這句話的意思是:把一個球放在山頂上,它很可能會落到山下,一個能量較低的位置。同樣,化學物質也傾向於以最簡單、最低能量的方式排列自己。研究人員想知道,對於那些氮分子來說,氮基膜是否是最簡單、最有效的排列方式。

研究人員在論文中寫道,泰坦是「對生命極限的嚴格考驗」。在這個任務中,衛星失敗了。發表在《科學進展》雜誌上的模擬結果顯示,氮基膜在泰坦上不具有熱力學的可行性。

研究人員在一份聲明中說,這項工作將會幫助美國宇航局確定在計劃本世紀30年代執行的「蜻蜓」土衛六任務中有哪些任務。研究人員在論文中說,理論上泰坦仍有可能會出現生命,但這種生命可能不包含我們所認知的細胞膜。

泰坦(衛星)

泰坦(或土衛六)是土星最大的衛星。它是目前已知唯一一顆擁有濃密大氣層的天然衛星,也是除地球外唯一一顆有明確證據表明地表存在穩定液體的天體。

泰坦是土星第六顆橢球體衛星。泰坦通常被描述為類行星衛星,它的直徑比月球大50%,質量比月球大80%。它是太陽系中第二大衛星,僅次於木星的衛星「蓋尼米德」(木衛三),體積比最小的行星水星還要大,儘管質量只有水星的41%。土衛六是土星已知的第一顆衛星,由荷蘭天文學家克裡斯蒂安·惠更斯於1655年發現,是第五個被發現的衛星(不包括地球的衛星)。

作者:Rafi Letzter - Staff Writer

FY:LI SYAORAN

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