NASA发现土卫六的外星湖泊可能正在生成原始细胞

土星的卫星土卫六可能比我们想象的充满更多可能性。美国国家航空航天局(NASA)的新研究表明,在土卫六冰冷的甲烷和乙烷湖泊中,简单分子可能会自然自组装成囊泡——这种微小的气泡状结构模拟了迈向生命的第一步。这些源于土卫六大气中飞溅液滴和复杂化学反应的区室,其作用可能类似于原始细胞壁。

土卫六是除地球之外已知唯一拥有表面液体的星球。然而,土卫六的湖泊和海洋中充满的不是水。相反,它们含有液态碳氢化合物,如乙烷和甲烷。

在地球上,液态水被认为是我们所知的生命起源所必需的。许多天体生物学家一直想知道,土卫六的液体是否也能提供一个环境,让生命所需的分子——无论是我们所知的生命形式,还是我们知道的生命形式——得以在那里形成。

NASA发表在《国际天体生物学杂志》上的一项新研究,根据我们目前对该卫星大气和化学的了解,概述了土卫六上可能形成稳定囊泡的过程。这种区室的形成是制造活细胞前体(或原始细胞)的重要一步。

该过程涉及一种称为两亲分子的分子,它们可以在适当的条件下自组装成囊泡。在地球上,这些极性分子有两个部分:疏水(怕水)端和亲水(喜水)端。当它们在水中时,这些分子群可以聚集在一起形成球状球体,就像肥皂泡一样,分子的亲水部分朝外与水相互作用,从而将疏水部分“保护”在球体内部。在适当的条件下,可以形成两层,产生一个具有双分子层膜的细胞状球体,在内部包裹着一囊水。

然而,在考虑土卫六上的囊泡形成时,研究人员必须考虑到一个与早期地球截然不同的环境。

揭示土卫六的环境

土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系中第二大卫星。土卫六也是太阳系中唯一拥有浓密大气层的卫星。

 

土卫六朦胧的金色大气层在人类历史的大部分时间里都让这颗卫星笼罩在神秘之中。然而,当NASA的卡西尼号飞船于2004年抵达土星时,我们对土卫六的看法被永远改变了。

多亏了卡西尼号,我们现在知道土卫六拥有一个复杂的气象循环,至今仍活跃地影响着其表面。土卫六的大气主要由氮气组成,但也含有大量的甲烷(CH4)。这些甲烷形成云和雨,降落到表面造成侵蚀并形成河道,填满湖泊和海洋。随后,这些液体在阳光下蒸发,再次形成云。

这种大气活动也使得复杂的化学反应得以发生。来自太阳的能量分解甲烷等分子,这些碎片随后重组形成复杂的有机分子。许多天体生物学家认为,这种化学过程可以教会我们生命起源所需的分子如何在早期地球上形成和演化。

在土卫六上构建囊泡

这项新研究通过关注由溅落的雨滴向上抛出的海浪飞沫液滴,探讨了囊泡如何在土卫六碳氢化合物湖泊和海洋的冰冷条件下形成。在土卫六上,飞沫液滴和海面都可能覆盖着两亲分子层。如果一个液滴随后落在池塘表面,两层两亲分子相遇就会形成一个双层(或双分子层)囊泡,将原始液滴包裹在内。随着时间的推移,许多这样的囊泡会分散在整个池塘中,并在进化过程中相互作用和竞争,这可能导致原始细胞的出现。

如果提出的这一途径正在发生,它将增加我们对生命可能形成的条件的理解。

“土卫六上任何囊泡的存在都将证明有序性和复杂性的增加,这是生命起源的必要条件,”马里兰州格林贝尔特NASA戈达德航天中心的Conor Nixon解释道。“我们对这些新想法感到兴奋,因为它们可以开辟土卫六研究的新方向,并可能改变我们未来在土卫六上寻找生命的方式。”

NASA前往土卫六的首次任务是即将发射的“蜻蜓号”旋翼机,它将探索这颗土星卫星的表面。虽然土卫六的湖泊和海洋不是“蜻蜓号”的目的地(且该任务不会携带探测此类囊泡所需的光散射仪器),但该任务将在不同地点之间飞行,以研究该卫星的表面成分,进行大气和地球物理测量,并表征土卫六环境的宜居性。