土星的卫星土卫六有一种可以用来烹调生命的关键成分

土星的卫星土卫六含有一种关键的化学成分,可能使有机体能够在这个遥远寒冷的世界上生存。天文学家在土卫六的大气层中发现了一种分子,这种分子可能有助于细胞的形成,而细胞是生命的重要组成部分。这意味着这个分子——可能还有某种形式的细胞生命——也可能位于月球表面。...

土星的卫星土卫六含有一种关键的化学成分,可能使有机体能够在这个遥远寒冷的世界上生存。天文学家在土卫六的大气层中发现了一种分子,这种分子可能有助于细胞的形成,而细胞是生命的重要组成部分。这意味着这个分子——可能还有某种形式的细胞生命——也可能位于月球表面。

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研究人员曾一度怀疑土卫六可能有这种化合物,称为乙烯基氰化物。美国宇航局的卡西尼号探测器已经探测土星系统13年了,在探测月球大气时发现了这种分子的迹象,但其测量结果还没有得出结论。现在,使用智利阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)天文台的天文学家说,他们肯定在高层大气中测量到了大量的乙烯基氰化物。他们在《科学进步》杂志上详细介绍了他们的发现。

在地球上,大多数细胞的外层——称为膜——由称为脂质的脂肪分子组成。但是类脂不能在土卫六上形成:它们需要液态水才能存在,月球表面的温度徘徊在-290华氏度左右。然而,土卫六有液态甲烷湖,天文学家们想知道这些液态甲烷能否取代水来建造其他形式的有机生命。因此在2015年,科学家们利用计算机模拟,找出了哪些化合物可以在寒冷的土卫六湖中形成稳定的细胞膜。乙烯基氰化物似乎是最好的选择。

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土卫六作为一个在太阳系其他地方寻找生命的地方有着巨大的吸引力。除了诱人的湖泊之外,月球还有厚厚的大气层,主要由氮和其他与地球上的生命有关的化合物组成。探测乙烯基氰化物是继续探索土卫六的一个很好的理由,以了解潜伏在土卫六表面可能发生的情况。”合著者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体化学家马丁·科迪纳告诉《边缘》杂志说:“这与说(生命)肯定发生在土卫六上,这些细胞参与了某种原始生命有天壤之别。”但它给了我们一个讨论的起点。如果土卫六的海洋中会有生命存在,那么乙烯基氰化物可能就是其中的一个组成部分。”

阿尔玛望远镜是世界上最灵敏的望远镜之一,它使这一发现成为可能。在智利的阿塔卡马沙漠,天文台由66个不同的望远镜组成,通过测量这些气体发出的无线电波,它非常适合探测太空中的超冷气体。在土卫六的大气层中,各种各样的气体分子不断地旋转,从一个能量级跳到另一个能量级。每当一个分子从高能级到低能级,它就会释放出无线电波。不同类型的分子以不同的频率发射波。阿尔玛通过测量土卫六在某一频率下发出的电波数量,能够计算出有多少乙烯基氰化物。

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研究人员只在月球上层大气中发现了这种化合物,但乙烯基氰化物可能也在下面的湖泊中。科学家认为甲烷的天气循环与地球上的相似。甲烷在大气中形成水滴,随着降雨周期性地落到地面。乙烯基氰化物可能搭上这场雨,从大气中流到湖泊,在那里它可能形成相当稳定的细胞膜。

根据ALMA的发现,看起来有很多乙烯基氰化物可以做到这一点。研究人员测量了如此多的化合物,每立方厘米1000万个细胞膜可能存在于土卫六最大的湖泊之一,利盖亚马湖。康奈尔大学化学和生物分子工程教授保莱特·克兰西(Paulette Clancy)说,这些膜也可能非常灵活,他从事最初的计算机模拟工作。这是细胞分裂和繁殖的关键。”克兰西告诉《边缘》杂志说:“这种膜的柔韧性和地球上我们细胞膜的柔韧性是一样的,这真的很酷,因为它们的化学成分完全不同。”。

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当然,土卫六上甚至存在细胞膜的想法目前都是理论上的。唯一能确定的方法是向月球发射另一个探测器,也许它可以漂浮在甲烷湖上,测量里面的东西。”“有人讨论过可能派一艘船或类似的东西到泰坦去观察湖里到底发生了什么,”合著者Maureen Palmer说,他是美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体化学家那真是太酷了。”

目前,阿尔玛的发现有助于更生动地描绘出泰坦是多么有趣。乙烯基氰化物是一种相当复杂的分子,由七种元素组成。在远离地球的地方很难找到如此复杂的分子。但太阳系外的许多卫星,如木星的卫星木卫二或土星的另一颗卫星土卫二,正变成我们认为只存在于地球上的复杂化学物质和过程的港湾。”科迪纳说:“随着我们在外太阳系进行更多的探索,这些巨型行星的卫星向我们揭示出,它们所处的环境比我们想象的要迷人得多。”复杂化学并非地球独有。”

  • 发表于 2021-05-29 06:17
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