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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。
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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,