Saturn's moon Titan could harbor life, but only a tiny amount
标题：土星卫星Titan可能存在生命，但数量极其微小
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土星卫星Titan可能存在生命，但数量极其微小
作者：Daniel Stolte, University Communications 星期一
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这张艺术家概念图展示了土星卫星Titan北极的一个湖泊，笼罩在朦胧的黄色大气层下。
NASA/JPL-Caltech
Titan，土星最大的卫星，是一个奇异的外星世界。其地貌被液态甲烷的河流和湖泊、冰冷的巨石和烟灰状“沙子”的沙丘覆盖，长期以来一直吸引着科学家，并引发了人们对生命形式可能潜伏在该卫星浓厚朦胧大气层下的猜测。
一个由 Antolin Affholder（来自 U of A 的 Department of Ecology and Evolutionary Biology）和 Peter Higgins（来自 Harvard University 的 Department of Earth and Planetary sciences）共同领导的国际研究团队，着手开发一个现实的场景，描绘如果 Titan 上确实存在生命，它会是什么样子，最有可能在哪里出现，以及可能存在的数量。
“在我们的研究中，我们专注于 Titan 与其他冰卫星相比的独特之处：它丰富的有机含量，”作为博士后研究助理的 Affholder 说。
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这张合成图像显示了 NASA 的 Cassini 飞船从高空飞越时获得的 Titan 红外视图，显示了朦胧多云大气层下的黑暗地形特征，拍摄于 2015 年 11 月 13 日，距离该卫星 6200 英里。 该视图的特点是平行的、黑暗的、充满沙丘的区域，名为 Fensal（北部）和 Aztlan（南部）。
NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho
通过生物能量建模，该团队发现，Titan 的地下海洋（估计深达约 300 英里）可能支持消耗有机物质的生命形式。他们发表在 The Planetary Science Journal 上的研究得出结论，虽然 Titan 可能孕育着简单的微观生命，但它可能只能支持几磅的总生物量。
Titan 经常被描述为“地表像地球，内部像海洋世界”，是 NASA 的 Dragonfly 任务未来探索的目标。虽然基于 Titan 丰富的有机化学成分，人们对可能在 Titan 上产生生物的可能情景进行了大量推测，但 Affholder 认为，之前的估计过于简单化。
“一直有一种感觉，因为 Titan 拥有如此丰富的有机物，因此不乏可以维持生命的食物来源，” Affholder 说。“我们指出，并非所有这些有机分子都可以构成食物来源，海洋非常大，而且海洋与地表（所有这些有机物都存在于地表）之间的交换有限，因此我们主张采取更加细致的方法。”
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作为 NASA 的 New Frontiers Program 的一部分，Dragonfly 任务现在计划于 2028 年发射，并于 2034 年抵达土星卫星 Titan。
NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
该研究的核心是一种“回归基础”的方法，试图提出一种合理的 Titan 生命场景，该场景假设所有生物代谢过程中最简单和最显着的代谢过程之一：发酵。地球人熟悉发酵，因为它被用于制作酸面包、啤酒酿造，以及（不那么理想的）它在破坏被遗忘的剩菜中的作用，发酵只需要有机分子，而不需要像氧气这样的“氧化剂”，而氧气是其他代谢过程（如呼吸）的关键要求。
“发酵可能在地球生命历史的早期就进化了，不需要我们打开任何通往未知或推测性机制的大门，这些机制可能或可能没有发生在 Titan 上，” Affholder 说，并补充说，地球上的生命可能首先以地球形成后留下的有机分子为食。
“我们问，类似的微生物是否存在于 Titan 上？” Affholder 说。“如果是这样，Titan 的地下海洋在多大程度上能够支持一个生物圈，该生物圈以 Titan 大气层中合成的、积累在其表面并存在于核心中的看似大量的非生物有机分子为食？”
研究人员特别关注一种有机分子，即 glycine，所有已知氨基酸中最简单的一种。
“我们知道 glycine 在太阳系中任何类型的原始物质中都相对丰富，” Affholder 说。“当你观察小行星、彗星、恒星和行星（如我们的太阳系）形成时所产生的粒子和气体云时，我们几乎在所有这些地方都发现了 glycine 或其前体。”
然而，计算机模拟显示，只有一小部分 Titan 的有机物质可能适合微生物消耗。Titan 海洋中消耗 glycine 的微生物将依赖于氨基酸从地表通过厚厚的冰壳的稳定供应。同一团队之前的研究表明，撞击冰面的陨石可能会留下液态水的“融化池”，然后这些融化池会穿过冰面并将地表物质输送到海洋中。
“我们的新研究表明，这种供应可能只足以维持一个非常小的微生物种群，总重量最多只有几公斤——相当于一只小狗的质量，” Affholder 说。“如此微小的生物圈平均在 Titan 整个广阔的海洋中每升水中不到一个细胞。”
该团队认为，对于未来的 Titan 任务来说，如果生命真的存在，那么找到它的几率可能就像大海捞针一样，除非在 Titan 的其他地方发现生命的可能性，而不是在其表面有机含量中。
“我们得出结论，Titan 独特的丰富有机物质可能实际上无法像人们凭直觉认为的那样在卫星的宜居性中发挥作用，” Affholder 说。
位于瑞士伯尔尼的国际空间科学研究所资助了这项研究。
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College of Science Exploration Research Science & Technology Space
媒体资源
媒体联系人
Daniel Stolte Science Writer stolte@arizona.edu 520-626-4402
研究联系人
Antonin Affholder Ecology & Evolutionary Biology aaffholder@arizona.edu
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