实验装置显示从地外卫星发出的单个冰粒中可检测到生命迹象

围绕土星和木星运行的一些卫星的冰冻海洋是寻找外星生命的主要候选者。由西雅图华盛顿大学和柏林自由大学领导的一项新的实验室研究表明，从这些行星体喷射出的单个冰粒可能含有足够的材料，可供秋季前往那里的仪器检测生命迹象(如果存在生命的话)。

“我们第一次证明，即使是极小的一部分细胞物质也可以被航天器上的质谱仪识别，”主要作者、华盛顿大学地球和空间科学博士后研究员法比安·克伦纳(FabianKlenner)说。“我们的结果让我们更有信心，使用即将推出的仪器，我们将能够探测到与地球上类似的生命形式，我们越来越相信这些生命形式可能存在于海洋卫星上。”

这项开放获取研究发表在《科学进展》上。国际团队的其他作者来自英国开放大学;美国宇航局喷气推进实验室;科罗拉多大学博尔德分校;和莱比锡大学。

2017年结束的卡西尼号任务在土星卫星土卫二南极附近发现了平行裂缝。从这些裂缝中散发出含有气体和冰粒的羽流。美国宇航局的欧罗巴快船任务计划于10月发射，将携带更多仪器来更详细地探索木星的冰卫星欧罗巴。

为了准备这项任务，研究人员正在研究新一代仪器可能会发现什么。直接模拟冰粒以每秒4到6公里的速度穿过太空撞击观测仪器，这在技术上是不可能的，因为实际的碰撞速度是这样的。

相反，作者使用了一种实验装置，将一束细液态水发送到真空中，在那里它分解成水滴。然后，他们使用激光束激发液滴并进行质谱分析，以模拟空间探测器上的仪器将检测到的内容。

新发表的结果表明，计划执行未来任务的仪器，例如欧罗巴快艇上的表面灰尘分析仪，可以检测到数十万个冰粒中的细胞物质。

这项研究的重点是阿拉斯加鞘氨醇杆菌，这是阿拉斯加附近水域中的一种常见细菌。虽然许多研究使用大肠杆菌作为模式生物，但这种单细胞生物体要小得多，生活在寒冷的环境中，并且可以在很少的营养下生存。所有这些使它成为土星或木星冰冷卫星上潜在生命的更好候选者。

克伦纳说：“它们非常小，因此理论上它们能够融入土卫二或木卫二等海洋世界释放的冰粒中。”

结果表明，仪器可以在单个冰粒中检测到这种细菌或其部分。不同的分子最终形成不同的冰粒。新研究表明，分析可能集中生物材料的单个冰粒，比对包含数十亿个单个冰粒的较大样本进行平均更成功。

由同一研究人员领导的最近一项研究显示了土卫二上存在磷酸盐的证据。这个行星体现在似乎含有能量、水、磷酸盐、其他盐和碳基有机材料，使其越来越有可能支持与地球上发现的类似的生命形式。

作者假设，如果细菌细胞像地球上的那样被包裹在脂质膜中，那么它们也会在海洋表面形成皮肤。在地球上，海洋浮渣是海浪的重要组成部分，它构成了海洋的气味。在冰冷的卫星上，海洋与表面相连(例如，通过冰壳的裂缝)，外层空间的真空会导致地下海洋沸腾。气泡穿过海洋上升并在表面破裂，细胞物质在此处融入羽流内的冰粒中。

克伦纳说：“我们在这里描述了一种合理的情况，即理论上细菌细胞如何融入土卫二或木卫二上液态水形成的冰冷物质中，然后被排放到太空中。”

EuropaClipper上的表面灰尘分析仪将比过去任务中的仪器具有更高的功率。该仪器和未来的仪器也将首次能够检测带负电荷的离子，使它们更适合检测脂肪酸和脂质。

“对我来说，寻找脂质或脂肪酸比寻找DNA的构建模块更令人兴奋，原因是脂肪酸似乎更稳定，”克伦纳说。

“借助合适的仪器，例如美国宇航局欧罗巴快艇太空探测器上的表面尘埃分析仪，在冰冷的卫星上寻找生命或其踪迹可能比我们想象的更容易，”行星科学教授、资深作者弗兰克·波斯特伯格说。在柏林自由大学。

“当然，如果那里存在生命，并且愿意将其封闭在来自地下水库等环境的冰粒中。”

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