科學家在研究發現，土衛二的羽流含有甲烷，可能有外星生命？

甲烷菌是什麼生物

最近科學家在研究中發現，土星的其中一個衛星，土衛二的羽流中含有甲烷，這可能是存在外星生命的跡象。

7月6日，巴黎科學與文學大學和亞利桑那大學的科學家在《自然天文學》的雜誌上發表文章稱，土星衛星土衛二被冰殼覆蓋的海洋中可能存在未知的甲烷產生過程。

在土衛二上發現了什麼？

土衛二是土星的第六大衛星，也是太陽系中最亮的一個衛星。 長期以來，土衛二巨大的水柱引起了科學家們的注意。 他們認為土衛二的巖核和冰殼中間可能夾著一片廣闊的海洋。

為了探索土衛二，美國宇航局在二十世紀末發射了太空探測器卡西尼號。 2015 年 10 月，卡西尼號最後一次穿過土衛二。它在飛過羽流的時候，對裡邊的化學成分進行取樣，並使用自己的離子和中性質譜儀分析了羽流裡邊的成分。 發現土衛二的噴發羽流跟地球海底熱液噴口中的一些羽流分子非常相似，其中有98%的水，還有大約有1%的氫，其他成分是二氧化碳、甲烷和氨等其他化合物。尤其在羽狀物中發現的甲烷含量讓人出乎意料。

這一結果表明土衛二可能是由土衛二海底下岩石和熱水的相互作用產生的。 也許土衛二有深海熱液噴口——與地球有著相同的環境。

甲烷是生命存在的訊號嗎？

在地球上，當冷海水滲入海床時，就會發生熱液活動。 當冰冷的海水滲入海床時，水流經過底層岩石，再經過岩漿房等熱源附近，然後透過熱液噴口再次噴入水中的時候。就會發生水熱活動。 在地球上，地球上的熱液活動會產生甲烷，但速度非常慢。大多數甲烷都是由微生物利用水熱產生雙氫的化學不平衡作為能源，並從二氧化碳中產生甲烷。 這個過程稱為甲烷生產。

亞利桑那大學生態與進化生物學系副教授裡雷吉斯·費里爾說：“我們知道地球上的微生物會釋放甲烷，也許，在土衛二的海底也有一些專門生產甲烷的微生物，不過，卡西尼號在土衛二上發現的甲烷量也確實大的令人震驚。

甲烷是一種與微生物密切相關的可燃氣體。 它的出現可能意味著有生命的存在。 在地球上，95%的甲烷都來自微生物有機體。。 因為有機物厭氧分解產物中含有大量的甲烷，甲烷在一定情況下也能合成有機物，而生命的存在也需要有機物。 因此，如果某些行星上存在甲烷，則可能存在有機物。 然後就可能會有生命。

美國宇航局（NASA）在華盛頓總部召開新聞釋出會，宣佈卡西尼號帶來的新見解：土衛二上有很多生命所必需的元素，而羽流樣本中的氫很可能是冰下海洋和海底岩層在進行水熱反應的時候產生的。假如海底有微生物，那麼它們就可以利用氫氣和水溶性二氧化碳發生反應，從而產生甲烷並獲得能量，這就可以在一定程度上解決微生物的生存問題了。

雷吉斯·費裡埃教授說，把氫氣“吃掉”併產生甲烷的陸地微生物能不能解釋卡西尼號檢測到的大量甲烷呢？ ”

卡西尼號的資料要麼與微生物熱液噴口的活動一致，要麼與不涉及生命形式但與地球上已知發生的某一過程一致。

土衛二真的有生命嗎？

雷吉斯·費裡埃和他的團隊結合地球化學和微生物生態學的新數學模型來分析卡西尼羽流資料，並建立了最能解釋觀測結果過程的數學模型，以計算不同過程的可能解釋卡西尼資料的機率。

研究人員首先評估到底是哪種水熱產生的二氫最符合卡西尼號的觀察結果，以及這種生產能不能提供足夠的“食物”來維持類似地球的氫營養產甲烷菌種群。 產甲烷菌是微生物生命形式，以氫和二氧化碳為食併產生甲烷。 在地球上，它們被發現在深海熱液噴口處，就像據信存在於土衛二海底的噴口一樣。

為此，他們開發了一個假設氫營養產甲烷菌種群的動態模型，其熱和能量生態位是根據地球上已知的菌株進行建模的。 那麼，產甲烷菌真的能解釋土衛二上的甲烷嗎？

之後，他們執行模型來檢查一組給定的化學條件（例如熱液中的雙氫濃度和溫度），看看它是否會為這些微生物的生長提供合適的環境。

另外他們還研究了這種假設的微生物種群對他們所處環境的影響——比如說，在羽流中二氫和甲烷的逃逸率的大小。

全部試驗的最終結果表明，即使是在已知的熱液化學反應對非生物甲烷產量的最高估計，也遠遠不能夠解釋羽流中測得的甲烷濃度。

宇宙是無窮無盡的，產生甲烷的方式絕對不僅僅是微生物的方式。研究人員還考慮了在土衛二海洋中產生甲烷的另一種可能性。

在蛇紋石化反應中，高溫水與岩石中的礦物質相互作用產生氫氣。然後氫氣再跟二氧化碳發生化學反應，最後產生甲烷。

這似乎聽起來是很有道理的，研究人員想看看土衛二能用這種方式產生多少甲烷。因此他們立刻仔細地研究了這種可能性。

實驗結果依然不是很樂觀，卡西尼號在測試後檢測到的甲烷量明顯高於蛇紋石化反應出來的甲烷量。因此，也不能用蛇紋石化引起的岩心非生物變化來解釋；

根據已知的地球化學過程，都無法解釋卡西尼號航天器在土星冰冷衛星上測量到的甲烷水平。

費里爾說。“顯然，我們還沒有得出土衛二的海洋中存在生命的結論，但我們已經瞭解到土衛二的熱液噴口有多大可能適合陸地微生物。”

這意味著它可能是一個未知的過程，也可能是新的生物起源。

如果說土衛二上幾乎不可能存在生命，那麼其中的甲烷會不會是土衛二核心中原始有機物的化學分解，並透過熱液過程把部分轉化為二氫、甲烷和二氧化碳了呢？ 這顯然是不成立的。 如果土衛二是由彗星積累了豐富的有機物質形成的，那麼這個假設是非常合理的了。

如果我們認為土衛二上存在生命的可能性極低，那麼這種替代的非生物機制的可能性就變得非常大，即使它們對我們地球來說是非常陌生的。

但如果我們想否定生命假說，我們還需要更多來自未來任務的資料。

遺憾的是，目前還沒有返回計劃的任務。 如果下次可以直接啟動致力於尋找其中生命證據的探測器，那就太好了。