生命的六种基本元素，这颗星球全都有

大约五年前，2017年9月15日，“卡西尼号”结束了它为期20年的太空之旅，并以一段华丽的最终乐章收尾。它纵身跃入土星大气之中，直到生命的最后时刻仍尽力向地球发送着宝贵的科学数据，最终像一颗流星一般划过土星天际，消失在虚无之中。

卡西尼号进入土星最内侧环的艺术家畅想图。（图／NASA, JPL-Caltech）

卡西尼号创造了历史上许多的第一次。它于1997年发射升空，并在2004年抵达土星系统，踏入无人涉足之境，成为第一个进入土星轨道的太空探测器。

它的观测目标是神秘的土星、壮观的土星环以及土星的大量卫星，并获得了许多重要发现，直到今天，我们仍然会为它所收集到的科学数据所震惊。

近日，一组国际科学家团队，在土星的卫星“土卫二”（Enceladus）的地下海洋中，发现了能证明存在一种生命的关键基本构件的新证据。新的建模表明，土卫二的海洋中应该含有相对丰富的溶解磷。至此，可以这么说，生命的六种基本元素，在土卫二上都能找到。论文已于近日发表在《美国国家科学院院刊》上。

  地外生命搜索的明星  

在过去25年间，行星科学领域最深刻的发现之一便是，在我们的太阳系内，表面冰层之下存在海洋的世界其实很常见。

像地球这样表面就有海洋存在的世界，其所处位置必须与它的恒星保持“恰到好处”的距离，这样才能让星球表面的温度维持在能支持液态水存在的范围之内。这样的位置范围相对狭窄。

然而，内部的海洋世界则可以在更大的距离范围内出现，这也极大地扩展了可能存在的宜居世界的数量。

在太阳系内，可能存在地下海洋的世界甚至包括了那些非常遥远的行星，比如冥王星，还有巨行星周围的冰质卫星，比如木卫二（Europa）、土卫六（Titan），以及最具代表性的土卫二。

 “土卫二”是土星的第六大卫星。这个冰封世界的表面被冰所覆盖。卡西尼号在探测过程中注意到，一些冰粒和水蒸气会从冻结的表面裂缝中喷射而出，就像壮观的巨大喷泉一般。

卡西尼号拍摄的土卫二在太阳照射下的图像，显示了卫星南极地区的细小物质喷雾的类似喷泉的来源。（图／NASA）

卡西尼号对这些喷发的样品进行了分析并发现，在土卫二的表面冰层之下可能存在着一个液态水的海洋。更令人兴奋的是，这种羽状喷发物中还包含一些有机物。此后，土卫二也成了人类在太阳系内寻找地外生命的主要目标之一。

然而，先前的研究还差了最后一环。

  关键的磷  

对我们已知的地球生命形式而言，六种关键的元素必不可少，包括碳、氢、氮、氧、磷和硫。研究人员在寻找地外生命的可能性时，同样在寻找这类生命的基本构件，包括有机分子、氨、含硫化合物以及支持生命所需的化学能量。

对土卫二的探索而言，磷是一个格外有趣的例子。以磷酸盐形式存在的磷，对地球上所有生命都至关重要。它对于创造DNA和RNA、载能分子、细胞膜、人和动物的骨骼和牙齿，甚至海洋中浮游生物的微生物群都是必不可少的材料。

可惜的是，先前的研究表明，土卫二的海洋几乎包含了我们所知生命的所有基本要求，除了磷。这样的结果似乎一下让生命存在的前景变得黯淡无光。

但在新研究中，团队对土卫二进行了热力学和动力学模拟，根据卡西尼号对土卫二的海洋-海底系统的数据，重新分析并模拟了磷的星球化学。

他们建立了迄今为止最详细的星球化学模型，说明海底矿物如何溶解进入土卫二的海洋中，并预测磷酸盐矿物在那里会有怎样不同寻常的溶解度。

新研究发现，以正磷酸盐形式存在的磷很有可能在土卫二的地下海洋中非常丰富。纯碱或碱性海洋（含碳酸氢钠和/或碳酸钠）与岩质核在星球化学层面相互作用。模拟显示，这可能促进磷酸盐矿物溶解，让正磷酸盐进入海洋，并让地下海洋变得宜居。（图／SwRI）

基础的星球化学具有一种优雅的简单性，这表明，溶解磷必然存在，而且丰度非常高，其水平达到了接近甚至高于现代地球海水的水平。

也就是说，虽然元素磷还没有在土卫二上被直接发现，但研究人员已经发现了它在卫星冰壳之下的海洋中存在的证据。

文章来源：原理

IEEE Spectrum

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