把一种地球微生物丢进一杯人工调配的土卫二海水里,它活下来了,而且开始生长。
做实验的研究者自己都没想到会是这个结果。德国柏林自由大学的行星科学家诺扎伊尔·哈瓦贾(Nozair Khawaja)说:“这真的让我们很意外,我们本来没指望这个实验能这么成功。”
这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)上。它没有找到土卫二上的生命,但它回答了另一个问题:那片深埋在冰下的海洋,到底能不能养活生命。答案是,至少原理上可以。
土卫二是土星的一颗卫星,直径只有500千米左右。这么小的一颗冰球,本来没什么好看的。但它冰壳底下藏着一片覆盖全球的咸水海洋,而且南极附近的冰壳裂着口子,海水从裂缝里被喷进太空,速度约每秒400米。
这对科学家来说是天大的便利。别的冰卫星要想知道海里有什么,得先钻透几十千米的冰层;土卫二自己把海水送到了太空里,探测器飞过去张嘴接一口就行。
NASA的卡西尼探测器在2015年就这么干过。它穿过土卫二南极的喷流,在里面测到了盐分和有机化合物。靠这些样品,科学家认定土卫二海洋里已经有了生命所需的大部分化学原料。
原料齐了,不等于能开火。海水的酸碱度、盐分、溶解的气体,任何一样不对,生命都可能起不来。于是研究团队决定在实验室里把这片海洋复刻出来。
他们用水加上盐和碳酸盐,再撒进磨碎的岩石粉末。这样调出来的溶液是碱性的,和推测中的土卫二海洋一致;岩石粉末则用来模拟海底岩石和海水之间发生的化学反应。
接着,他们往这片迷你海洋里放进了一种微生物:冲绳甲烷嗜热球菌(Methanothermococcus okinawensis)。它生活在日本和中国台湾之间的冲绳海槽深处,靠近海底热液喷口,那里没有阳光,也几乎没有氧气。
这种微生物属于产甲烷菌。产甲烷菌不吃阳光,不用氧气,它们的生计是把氢气和二氧化碳合成甲烷,从这个化学反应里榨出能量。地球海底热液喷口周围的生态系统,很多就是靠这类微生物撑起来的。
土卫二海底被认为也有类似的水岩反应。岩石和水一接触,会释放出氢气。如果那片海洋里真有生命,产甲烷菌就是最合理的候选形态。
实验结果比预期更好。这些微生物在模拟海洋里不但活着,还在生长,用的正是水岩反应产生的氢气,产出的正是甲烷。土卫二海洋里二氧化碳含量偏低,按理说是个瓶颈,它们却调整了自己的代谢方式,适应了这个缺料的环境。
同一期《科学进展》上,同一批研究者还发了第二篇论文,讲的是另一件让人省心的事:要弄清土卫二海里到底有什么,可能比原先想的容易得多。
他们重新分析了卡西尼探测器的数据,发现海水被喷进太空后,会在冻结和碎裂的过程中自动分层。不同的化合物和矿物质各自聚集,最后分别浓缩在一粒粒不同的冰粒里。
领导这项研究的柏林自由大学行星科学家弗兰克·波斯特贝格(Frank Postberg)说:“土卫二其实替我们干了很多制备样品的活,这些活在地球上的化学实验室里通常要费不少功夫。海洋里的各种成分被彼此分开,同时又各自浓缩进了单独的冰粒。”
在他看来,这对寻找生命是个好消息:将来飞往土卫二的探测器,不需要等什么新技术,用现有的仪器就能识别出生命留下的痕迹。
一杯仿制海水里活下来的地球微生物,证明的只是土卫二的海洋不至于把生命饿死。那片海里到底有没有东西在制造甲烷,还得有探测器真正飞过去,接住那些已经分装好的冰粒。
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图为土卫二正从表面向太空喷射冰粒和气体,NASA的卡西尼探测器测得喷射速度约每秒400米,图源:NASA/JPL/空间科学研究所
信源:Rabie, Passant. "Scientists Find Microbial Life Could Survive on Saturn's Icy Moon Enceladus." gizmodo.com
