NASA实验表明生命的迹象可能在土卫二和欧罗巴的表面附近存活

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NASA的一项实验表明，木星的卫星欧罗巴和土星的卫星土卫二下的冰壳下存在海洋。该实验暗示，如果这些海洋支持生命，生命的迹象，如有机分子（例如氨基酸、核酸等）的形式，可能会在冰面下存活下来，尽管这些世界上存在强烈的辐射。如果向这些卫星发送机器人着陆器以寻找生命迹象，则它们不必深入挖掘即可发现存活于辐射影响下的氨基酸。

美国马里兰州格林贝尔的NASA戈达德太空飞行中心的亚历山大·帕夫洛夫(Alexander Pavlov)在研究论文的首席作者中表示：“根据我们的实验，在欧罗巴高纬度（即运动方向相反的半球）几乎8英寸（约20厘米）的冰下是氨基酸的‘安全’采样深度，而且这个区域的表面没有受到太多陨石撞击的干扰。”

帕夫洛夫继续说道：“在土卫二上，探测氨基酸不需要进行地下采样——在任何位置，距离土卫二表面不到十分之一英寸（数毫米）的地方，这些分子都能够在辐解作用下存活。”

这项工作已发表在《天体生物学》期刊上。

由于这些几乎无大气的卫星表面受到其所属行星磁场中被困高速粒子的辐射以及深空中强大事件的影响，它们的冰冷表面可能是不适宜生命存在的。然而，它们的冰壳下存在受到所属行星和邻近卫星引力潮汐作用加热的海洋。如果这些海洋具备其他必要条件，比如能量供应以及生物分子所需的元素和化合物，那么它们就有可能孕育生命。

研究团队使用氨基酸进行辐解实验，作为这些冰卫星上生物分子的代表。氨基酸可以由生命或非生物化学产生。然而，在欧罗巴或土卫二上发现特定类型的氨基酸将是生命的潜在迹象，因为它们是地球生命用来构建蛋白质的组成部分。

蛋白质对生命至关重要，因为它们用于制造酶，这些酶可以加快或调节化学反应，并用于构建结构。来自冰下海洋的氨基酸和其他化合物可能会被间歇喷泉活动或冰壳缓慢的搅动带到表面。

为了评估这些世界上氨基酸的存活情况，研究团队将氨基酸样品与冷却至零下321华氏度（零下196摄氏度）的冰混合在密封的无氧瓶中，并用不同剂量的γ射线进行轰击。由于这些海洋可能孕育微小生命，他们还测试了冰中死菌内氨基酸的存活情况。最后，他们测试了与含有硅酸盐尘埃混合的冰中氨基酸样品，以考虑陨石或内部物质与表面冰的混合可能性。

这些实验数据为确定氨基酸分解速率提供了关键数据，称为辐解常数。借助这些数据，研究团队利用欧罗巴和土卫二的冰表面年龄和辐射环境计算了钻孔深度和位置，在这些位置，10%的氨基酸将能够存活下来，避免辐解破坏。

尽管以前已经进行了测试冰中氨基酸的存活实验，但这是第一次使用低辐射剂量，不会完全分解氨基酸，因为只要改变或降解氨基酸就足以使其无法确定是否是潜在的生命迹象。这也是第一个使用欧罗巴/土卫二条件来评估这些化合物在微生物中的存活情况，并且也是第一次测试混合了尘埃的冰中氨基酸的存活情况。

研究团队发现，氨基酸与尘埃混合时分解速度更快，但与微生物混合时则较慢。

帕夫洛夫表示：“在欧罗巴和土卫二类似表面条件下，生物样品中氨基酸的缓慢降解速率增强了未来欧罗巴和土卫二着陆任务对生命检测的意义。”他说：“我们的结果表明，在欧罗巴和土卫二的硅酸盐丰富区域，潜在有机生物分子的降解速率要高于纯冰，因此，未来可能前往欧罗巴和土卫二的任务在采样这两颗冰卫星的富含硅酸盐的地点时应谨慎。”

导致氨基酸在细菌中存活时间更长的一个可能解释是电离辐射如何改变分子——直接通过断裂其化学键或间接地产生附近的活性化合物，然后改变或分解感兴趣的分子。可能是细菌细胞物质保护了氨基酸，使其免受辐射产生的活性化合物的影响。