围绕土星和木星运行的一些卫星的冰层覆盖的海洋是寻找外星生命的主要候选者。由西雅图华盛顿大学和柏林自由大学领导的一项新的实验室研究表明，从这些行星体喷出的单个冰粒可能含有足够的物质，供秋季前往那里的仪器探测生命迹象，如果存在这种生命的话。
“我们首次证明，即使是很小一部分细胞材料也可以被航天器上的质谱仪识别出来，”主要作者、华盛顿大学地球和空间科学博士后研究员Fabian Klenner说。“我们的结果让我们更有信心，使用即将到来的仪器，我们将能够探测到与地球上相似的生命形式，我们越来越相信这些生命形式可能存在于海洋卫星上。
这项开放获取研究于3月22日发表在《科学进展》（Science Advances）上。国际团队的其他作者来自英国开放大学;美国宇航局喷气推进实验室;科罗拉多大学博尔德分校;和莱比锡大学。
2017年结束的卡西尼号任务在土星卫星土卫二南极附近发现了平行的裂缝。从这些裂缝中散发出含有气体和冰粒的羽流。美国宇航局的欧罗巴快船任务计划于10月发射，将携带更多仪器，以更详细地探索木星的冰冷卫星欧罗巴。
为了准备这项任务，研究人员正在研究新一代仪器可能会发现什么。从技术上讲，直接模拟以每秒 4 到 6 公里的速度飞过太空以撞击观测仪器的冰粒是令人望而却步的，因为实际的碰撞速度将是这样的。取而代之的是，作者使用了一种实验装置，将一束细细的液态水送入真空中，在那里它分解成液滴。然后，他们使用激光束激发液滴和质谱分析，以模拟太空探测器上的仪器将检测到什么。
新发表的结果表明，计划执行未来任务的仪器，如欧罗巴快船上的SUrface灰尘分析仪，可以检测数十万个冰粒中的一个细胞物质。
该研究的重点是 Sphingopyxis alaskensis，这是阿拉斯加附近水域的一种常见细菌。虽然许多研究使用 细菌大肠杆菌 作为模式生物，但这种单细胞生物要小得多，生活在寒冷的环境中，并且可以在营养很少的情况下生存。所有这些事情使它成为土星或木星冰冷卫星上可能存在的生命的更好候选者。
“它们非常小，所以理论上它们能够适应从土卫二或欧罗巴等海洋世界排放的冰粒，”克伦纳说。
结果表明，这些仪器可以在单个冰粒中检测到这种细菌或其部分。不同的分子最终形成不同的冰粒。这项新的研究表明，分析生物材料可能集中的单个冰粒比在包含数十亿个单个颗粒的更大样本中平均更成功。
最近由同一位研究人员领导的一项研究显示了土卫二上磷酸盐的证据。这个行星体现在似乎含有能量、水、磷酸盐、其他盐和碳基有机物质，使其越来越有可能支持类似于地球上发现的生命形式。
作者假设，如果细菌细胞被包裹在脂质膜中，就像地球上的脂质膜一样，那么它们也会在海洋表面形成皮肤。在地球上，海洋浮渣是海浪的关键部分，有助于产生海洋的气味。在海洋与地表相连的冰冷月球上，例如通过冰壳上的裂缝，外层空间的真空会导致地下海洋沸腾。气泡在海洋中升起并在表面破裂，细胞物质被整合到羽流中的冰粒中。
“我们在这里描述了一个合理的场景，即从理论上讲，细菌细胞如何被整合到由土卫二或欧罗巴上的液态水形成的冰冷物质中，然后被排放到太空中，”克伦纳说。
欧罗巴快船上的SUrface粉尘分析仪将比过去任务中的仪器功率更高。该仪器和未来的仪器也将首次能够检测带负电荷的离子，使其更适合检测脂肪酸和脂质。
“对我来说，寻找脂质或脂肪酸比寻找DNA的组成部分更令人兴奋，原因是脂肪酸似乎更稳定，”克伦纳说。
“有了合适的仪器，比如美国宇航局欧罗巴快船太空探测器上的SUrface尘埃分析仪，在冰冷的卫星上找到生命或生命痕迹可能比我们想象的要容易，”资深合著者弗兰克·波斯特伯格（Frank Postberg）说，他是柏林自由大学行星科学教授。“当然，如果那里存在生命，并且愿意被封闭在来自地下水库等环境中的冰粒中。
该研究由欧洲研究委员会，美国宇航局和德国研究基金会（DFG）资助。其他合著者包括柏林自由大学的Janine Bönigk，Maryse Napoleoni，Jon Hillier和Nozair Khawaja;英国开放大学的凯伦·奥尔森-弗朗西斯（Karen Olsson-Francis）;美国宇航局喷气推进实验室的摩根·凯布尔（Morgan Cable）和迈克尔·马拉斯卡（Michael Malaska）;科罗拉多大学博尔德分校的 Sascha Kempf;以及莱比锡大学的Bernd Abel。
欲了解更多信息，请联系 [email protected] 的 Klenner（西雅图）或 [email protected] 的 Postberg（柏林）。
新闻旨在传播有益信息，英文版原文来自https://www.washington.edu/news/2024/03/22/signs-of-life-detectable-in-single-ice-grain-emitted-from-extraterrestrial-moons/