冰冷的世界上是否存在足够的化学物质来维持生命?



几十年来,科学家们相信在木星卫星欧洲的冰冷表面下,可能存在生命。 在这段时间里,有多个不同的证据支持这个卫星并不孤单的事实。 确实,在太阳系中,有许多可能支持生命的“海洋世界”: 谷神星 ,木卫三土卫二土卫六狄翁特里顿 ,甚至还有冥王星

但是,如果这些世界缺乏我们所知道的生活必需的元素呢? 在新的研究中,从两名科学家的哈佛-史密森天体物理中心 (CFA)决定,以确定是否在海洋世界的赤字是必要的元件的寿命。 他们的发现会严重影响有关太阳系及其以外生命存在的理论,更不用说我们研究生命的能力了。

最近在互联网上进行的一项研究的标题是“由于缺乏生命必需的要素,在具有地下海洋的世界上,外星生命是否受到抑制?” 它由哈佛大学理论与计算研究所 (ITC)和CfA的博士后Manasvi Lingam领导,并得到了ITC主任亚伯拉罕·卢布(Abraham Loube)和哈佛大学科学副教授Frank Baird的支持。


位于离我们很远的红矮星的水生系外行星的艺术描绘

在先前的研究中,卫星和其他行星的可居住性围绕着水的存在。 研究太阳系内部的行星和卫星也是如此,研究太阳系外部的行星也是如此。 为了寻找新的系外行星,天文学家仔细研究了这个行星是否在其恒星的宜居区域之内的问题。

这是行星表面是否可以有液态水的主要标志。 此外,天文学家正试图获取有关石质系外行星环境的光谱数据,以确定该行星是否正在从大气中流失水分-分子氢的存在可以表明这一点。 同时,其他研究也试图确定能源的可用性,因为它们对于我们已知的生命形式的存在也至关重要。

相反,Lingam博士和Lobe教授谈到了海洋行星上的生命如何取决于有限营养素的可用性这一问题。 一段时间以来,关于地球外生命必需哪种营养素的争论一直很激烈,因为这类物质的存在因地点和时间而异。 当Lingam给我们发送电子邮件时:

我们知道该类型寿命中最常见的元素清单包括氢,氧,碳,氮和硫。 此外,少量某些金属(例如铁和钼)也可能对生命有价值,但是,此类金属的种类更加不确定,并且会有所不同。


土卫二地壳部分内部的艺术图像,显示水热活动如何导致卫星表面上出现水间歇泉。

为了进行研究,Lingam和Loub建立了一个基于陆地海洋的模型,以确定OPV海洋中的出现和消失过程是否可以与其他世界发生的类似过程相似。 在地球上,OPV的来源是河流,大气层和冰川,而阳光提供能量。

他们认为磷将是所有所列物质中最重要的,并估算了初始条件不同的海洋世界可能包含的磷和其他元素的数量。 正如Lingam解释的那样,合乎逻辑的假设是,在这样的世界上,生命的潜在存在也将由OPV的流入与流出之间的平衡来决定。

“如果流出量比支流强得多,这可能表明必要的要素将相对迅速地消失。 为了评估流入和流出的力量,我们使用了地球知识,将它们与海洋世界的基本参数(例如海洋的pH值,世界的大小等)相结合,并结合了观测和理论模型所知道的一切。”

尽管地下海没有大气源,但林加姆和勒布还是热液源的主要来源。 欧洲,土卫二和其他海洋世界已经收到它们存在的证据。 他们还研究了非生物来源-例如由于地球上的雨水或石头(如人造卫星)被海水冲走而从石头中洗掉的矿物。


对可能在土卫二上海底进行的地热活动的艺术描绘

他们发现,在太阳系的海洋世界中,与水和能源相反,他们很可能缺少OPV。

我们发现,根据我们的模型假设,磷的生命是生命中最重要的元素之一,在具有热液活动的中性或碱性海洋的海洋世界中,磷储备很快消失(按地质标准)。 因此,从我们的工作可以得出结论,在这样的世界上生活可能会以很小的浓度(或以很小的时间间隔)存在,因此,将很难检测到。

当然,这样的结论会影响旨在研究欧洲和外部太阳系中其他卫星的任务。 这包括NASA的欧罗巴快船任务,该任务将于2022年至2025年之间发射。 该探测器应在欧洲表面附近飞行几次,并尝试检测从卫星表面升起的间歇泉喷流中的生物标记。

提议将类似的任务发送给土卫二,此外,NASA正在考虑开展蜻蜓任务以研究土卫六的大气,地表和甲烷湖的可能性。 但是,如果对Lingam和Loube的研究是正确的,那么这些任务在太阳系海洋世界中寻找生命迹象的机会将非常有限。 但是,正如Lingams所指出的那样,他们仍然相信有必要执行这样的任务。


飞船任务欧罗巴飞船的艺术形象。

他说:“尽管我们的模型预测,未来对这些世界的太空飞行几乎没有机会成功发现外星生命,但我们认为无论如何都应该进行。” “他们将提供一个绝佳的机会来验证,确认或反驳我们模型的关键预测,并收集更多数据以增进我们对海洋世界及其生物地球化学循环的了解。”

此外,正如Loub所写,这项研究的重点是我们已知的属的生活。 如果到这些世界的使团能够找到外星生命的来源,这将意味着生命可以在我们所不熟悉的条件和要素的基础上出现。 在这方面,对欧洲和其他海洋世界的研究不仅是理想的,而且也是必要的。

他说:“我们的工作表明,我们所知道的生命的重要组成部分是磷在地下海洋中迅速消耗。” “因此,据信存在于欧洲或土卫二的表层冰下的海洋中的生活将不容易。” 如果未来的任务证实磷含量低,但在这些海洋中找到了生命,那么我们将了解除陆地以外的新的化学生命途径。”

结果,寻找宇宙中生命的科学家不得不使用抵抗力最小的方法。 在我们发现地球以外的生命之前,我们所有合理的假设都将基于地球上存在的生命。 我什至无法想象有更好的借口离开这里探索宇宙!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN416437/


All Articles