土星卫星土卫二羽流中的甲烷可能存在生命迹象 _生活百科

从土卫二喷发的巨大水柱长期以来一直让科学家和公众着迷，激发了对被认为夹在月球岩石核心和冰壳之间的广阔海洋的研究和猜测。卡西尼号航天器飞过羽流并对它们的化学成分进行采样，检测到与地球海洋底部的热液喷口相关的某些分子浓度相对较高，特别是二氢、甲烷和二氧化碳。在羽状物中发现的甲烷量特别出乎意料。

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“我们想知道：‘吃’二氢并产生甲烷的类地微生物能否解释卡西尼号探测到的大量甲烷?” 亚利桑那大学生态与进化生物学系副教授 Regis Ferriere 说，他是该研究的两位主要作者之一。“在土卫二的海底寻找这种被称为产甲烷菌的微生物需要极具挑战性的深潜任务，而这些任务几十年来都看不到。”
Ferriere 和他的团队采用了不同的、更简单的方法：他们构建了数学模型来计算不同过程(包括生物产甲烷作用)可能解释卡西尼号数据的概率。
作者应用了结合地球化学和微生物生态学的新数学模型来分析卡西尼羽流数据，并对最能解释观测结果的可能过程进行建模。他们得出结论，卡西尼号的数据要么与微生物热液喷口活动一致，要么与不涉及生命形式但与地球上已知发生的过程不同的过程一致。
在地球上，当寒冷的海水渗入海底，循环通过下面的岩石并靠近热源(如岩浆房)，然后通过热液喷口再次喷入水中时，就会发生热液活动。在地球上，甲烷可以通过热液活动产生，但速度很慢。大部分产量是由于微生物利用水热产生的双氢的化学不平衡作为能源，并在称为甲烷生成的过程中从二氧化碳中产生甲烷。
该团队将土卫二的羽流成分视为在月球内部发生的几种化学和物理过程的最终结果。首先，研究人员评估了哪种水热产生的二氢最适合卡西尼号的观察，以及这种产生是否可以提供足够的“食物”来维持地球上的氢营养产甲烷菌种群。为此，他们开发了一个假设的氢营养产甲烷菌的种群动态模型，其热和能量生态位是根据地球已知菌株建模的。
【土星卫星土卫二羽流中的甲烷可能存在生命迹象】然后，作者运行该模型以查看一组给定的化学条件(例如热液中的二氢浓度和温度)是否会为这些微生物的生长提供合适的环境。他们还研究了假设的微生物种群对其环境的影响——例如，羽流中二氢和甲烷的逃逸率。