有机分子检测描绘出土星卫星复杂的照片

诸平

Fig. 1 Enceladus within the E-ring in orbit around Saturn. Credit: NASA

恩克拉多斯（Enceladus）研究发现复杂分子

据英国伦敦帝国理工学院(Imperial College London)2017年7月4日提供的消息，令人惊讶的复杂有机物分子的检测结果描绘出土星卫星（Saturnian moon）照片的复杂性。上述图1是美国国家航空航天局（NASA）提供的恩克拉多斯（Enceladus）在环绕土星轨道E环上运行的照片。

科学家使用地面望远镜首次从“恩克拉多斯”检测寻找到有生命意义的复杂分子。

土星的卫星“恩克拉多斯”自从其南极发现富含水分的烟羽涌出以来，科学家就特别关注“恩克拉多斯”。由卡西尼宇宙飞船（Cassini spacecraft）发现的最新结果，将其关注程度推到顶峰，因为卡西尼宇宙飞船已经飞过烟羽地带,采集到有机化合物样品。

然而,利用西班牙内华达山脉（Spanish Sierra Nevada）的IRAM 30米射电望远镜（IRAM 30-metre radio telescope）获得的最新结果,显示出在恩克拉多斯周围的甲醇分子的数量要比预期结果更高。此项研究成果也有伦敦帝国理工学院(Imperial College London)科学家的贡献，英国卡迪夫大学（Cardiff University）的艾米丽·贝克-蒙德博士（Dr Emily Drabek-Maunder）在2017年7月4日国家天文学会议（National Astronomy Meeting）上就相关研究结果进行了介绍。

恩克拉多斯的烟羽被认为源于水，而其是从月球冰冷的表面下海洋次表面的缝隙里逃离的水所致。最终,这些烟羽流入到土星的第二个较远的环形轨道即E-环轨道。最近在地球上的海洋和恩克拉多斯的烟羽研究也发现了类似的大量甲醇。

然而,新发现表明从恩克拉多斯喷出物质要排放进入到太空，中间需要经历一次复杂的化学过程。

艾米丽·贝克-蒙德博士说:“最近在我们太阳系外发现冰冷的人造地球卫星可持有液态水的海洋，并已经引发了人类定居其他星球令人兴奋的可能性。但在这种情况下,我们的研究结果表明,通过进一步的化学反应形成甲醇，一旦被创建的烟羽被喷射进太空,恩克拉多斯上的生命迹象就不大可能存在。”图2是恩克拉多斯可能处于受限制的甲醇云之中的图片形象,甲醇分子的光谱是来自甲醇分子研究和甲醇分子图像。

Fig.2 Image of Enceladus with the location of a possible confined methanol cloud, the methanol spectrum from the study and images of the methanol molecule. Credit: E. Drabek-Maunder, background image NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

谨慎的结论

此研究团队建议意外大量的甲醇有两个可能的来源:要么就是恩克拉多斯排除的一团气体一直被土星的磁场所捕获,或者是气体进一步蔓延到土星的E-环。无论发生何种情况,都会使烟羽中检测到甲醇的可能性大大加强。

研究团队成员伦敦帝国理工学院(Imperial College London)物理系的戴夫•克莱门茨博士（Dr Dave Clements）指出:“观察并非总是直截了当。为了解释我们的结果,我们需要卡西尼航天器为我们提供更多关于恩克拉多斯环境的信息。这项研究表明，当我们报道已经在恩克拉多斯发现有解释生命存在的证据时，需要采取一定程度的谨慎。”

卡西尼航天器号将在今年晚些时候结束其旅程,离开通过地面望远镜和太空望远镜，对土星和其卫星的唯一可能性探索的远程观测——至少现在是这样。艾米丽·贝克-蒙德博士补充说:“这一发现表明,使用地面设施对于恩克拉多斯上的分子检测是可能的。然而,要理解这些在次表层海洋中的复杂的化学反应,我们需要通过未来宇宙飞船飞过恩克拉多斯的烟羽地带，进一步直接进行观察。”

恩克拉多斯（Enceladus）研究背景

据《科技日报》2005年9月7日的报道，在伦敦举行的第37届行星科学会上，“卡西尼”土星探测器（Cassini spacecraft）视频和红外绘图光谱仪小组负责人布朗说：“探测土星的小月亮‘恩克拉多斯（Enceladus）’绝对是卡西尼使命的重要组成部分。”布朗在接受采访时认为：“无疑，‘恩克拉多斯’是卡西尼探测器观测到的最奇异的天体之一。它是最大的难解之谜，也可能是存在生命的地方。”

1981年8月，“旅行者-2”飞行器飞过这颗带冰的明亮卫星时，科学家首次观看了“恩克拉多斯”地质情况。“旅行者-2”拍摄到的年轻、平坦的地域表明其地质活跃。但科学家不知道小“恩克拉多斯”卫星（直径仅502 km）如何能获得足够的热能出现融化现象，也没有足够的氨以降低融化的温度。在“旅行者”飞行器探测活动后，“恩克拉多斯”成为一个未解决的问题。

2005年2月17日、3月9日和7月14日，“卡西尼”探测器将其大功率照相机和仪器再次对准“恩克拉多斯”。探测的结果使人感到十分惊讶。这颗小卫星主要拥有水蒸气，而在其南极混有氮、CO₂和其他简单的碳基分子。“恩克拉多斯’”南极也是地质活跃的热点。南极区被一个平行的、大约长130 km、宽40 km被称为“虎纹”断裂带所分开。裂缝在过去1000年到10年前排放蒸汽和细冰水颗粒，而在“恩克拉多斯”的表面呈结晶状，大概是土星最外层环———E环(E-ring)颗粒的主要来源。

布朗曾经说过：“我们探测到的地质活跃的驱动力极可能由卫星表面下的液态水所产生的。‘卡西尼’探测器未曾观测到冰喷泉或冰火山。但是缺少氨和排放出纯水蒸气表明，在‘恩克拉多斯’上存在纯水火山活动。”布朗说，“在虎纹断裂带，我们探测到简单的有机物。”简单的有机物包括CO₂和含氢和碳的分子，诸如甲烷、乙烷和乙烯。在太阳系形成以来，甲烷大概被藏于“恩克拉多斯”内部，现正通过火山口冒出。

布朗称：“视频和红外绘图光谱仪不能探测到氮，但‘卡西尼’上的离子质谱仪，在恩克拉多斯的大气中发现有氮。两种不同仪器获得的全部结果完全相符，从而使科学家们相信他们获得的结果。”布朗还说，“这样，你已获得次表面的液态水、简单的有机分子。‘恩克拉多斯’大约存在45亿年，像地球和太阳系其他天体一样，随着时间的推移，加热由简单有机分子、水和氮形成的‘鸡尾酒’，能形成某些最基本的生命建筑构块。不管对在‘恩克阿多斯’上发生的事情是否已弄清楚，但是‘恩克拉多斯’更像木星卫星‘欧罗巴’和火星一样，它现在必定是人类寻找生命的地方。”

上述内容来自张孟军2005年9月7日在《科技日报》发表的“‘恩克拉多斯’ 人类寻找生命的地方”一文。

更多信息请浏览原文：

Could a dedicated mission to Enceladus detect microbial life there?

Image: North pole of Enceladus