在冰冷世界上有足够的化学品来支持生活吗?

几十年来,科学家们认为,木星冰冷的表面下面可能存在生命’S Moon Europa。从那时起,已经出现了多条证据表明它并不孤单。实际上,在太阳系内,有很多“海洋世界”这可能是潜在的宿主,包括Ceres,Ganymede,Enceladus,Titan,Dione,Triton,甚至冥王星。

但是,如果我们所知道的生活元素,这对这些世界并不足够丰富?在一个 新研究,两个研究人员 哈佛史密森尼人的天体物理中心 (CFA)试图确定是否有实际上可能是海洋世界上生物态度的稀缺。他们的结论可能对太阳系和超越的生活中存在的生命存在宽程度,更不用说我们研究它的能力。

研究,标题为“因生物元素的缺乏而在地下海洋世界上抑制了外星生命吗?”最近出现在线。该研究由Manasvi Lingam领导,博士后的博士后 理论与计算研究所 (ITC)在哈佛大学和CFA,支持亚伯拉罕LOEB–ITC董事和弗兰克B.Baird,JR.哈佛大学理学教授。

艺术家’S描绘了一个散留红色矮星的水汪汪的外延术。信用:CFA

在以前的研究中,关于卫星和其他行星的居住地的问题往往集中在水中的存在。当涉及到太阳系内的行星和卫星研究时,这一切都是如此,尤其如此,尤其如此,这是对太阳能行星的研究。当他们发现新的外延网时,天文学家已经密切关注了这个星际在其明星内的行星轨道’s habitable zone.

这是确定行星是否能够在其表面上支持液态水的关键。此外,天文学家试图从岩石外部旋转外部围绕岩石开发肌来获得光谱,以确定是否从其大气中发生水损,这是通过氢气的存在所证明的。同时,其他研究试图确定能源的存在,因为这对我们所知道的生活也至关重要。

相比之下,Lingam博士和Loeb教授考虑了海洋行星的生命的存在如何依赖于限制营养素(LN)的可用性。有一段时间,有很大的辩论,营养对陆地生活至关重要,因为这些元素可能因地到地和时间表而异。正如Lingam今天通过电子邮件告诉Universe:

“我们所知,主要是常见的终身元素清单,包括氢,氧,碳,氮和硫。此外,某些痕量金属(例如铁和钼)也可能对我们所知的生活有价值,但生物追踪金属列表受到更高程度的不确定性和变异性的影响。”

显示Enceladus地壳的内部横截面的艺术家渲染,显示水热活动如何导致月球表面上的水羽毛。积分:NASA-GSFC / SVS,NASA / JPL-CALTECH / SINTIC SORKETITE研究所

出于目的,Lingam博士和Loeb教授使用地球创建了模型 ’S海洋,以确定来源和汇款的方式–即,分别添加或耗尽LN元素的因素分别为海洋–可能与海洋世界的相似。在地球上,这些营养素的来源包括河流(来自河流),大气和冰川源,阳光提供能量。

在这些营养成分中,他们确定最重要的是磷,并检查了这种和其他元素可能在海洋世界上有多丰富,在这种情况下大众化。正如Lingam博士解释所说,假设在这些世界上是合理的,生活的潜在存在也将归结为净流入(来源)和净流出(下沉)之间的平衡。

“如果水槽比来源更大,它可能表明元件将相对速度耗尽。换句话说,估计来源和汇的幅度,我们提高了我们对地球的知识并与这些海洋世界的其他基本参数耦合,例如海洋的pH值,世界的大小等。 /理论模型。”

虽然大气来源将不适用于室内海洋,Lingam博士和Loeb教授认为是水热风官的贡献。已经,有丰富的证据表明这些存在于欧罗巴,enceladus和其他海洋世界。他们也认为非生物来源,它由地球上雨从岩石中浸出的矿物质组成,但是这些卫星的岩石风化是由岩石的风化’ interior oceans.

艺术家’渲染可能在Enceladus的海底和海底下进行的水热活动。信用:NASA / JPL

最终,他们发现的是,与水和能源不同,限制营养物质可能在太阳系中的海洋世界时提供有限的供应:

“我们发现,根据我们模型中的假设,磷是一种生物抑制元素之一,在海洋世界上耗尽了海洋世界的快速时间表(通过地质标准),其自然是中性或碱性的,并且具有水热活性(即海底的热热通风系统)。因此,我们的作品表明,这些海洋世界中全球的生命可能存在于全球范围内(或仅存在于当地补丁中),因此可能不易检测到。”

这实际上对现任外部太阳系中的欧罗巴和其他卫星的任务有影响。这些包括美国宇航局 欧罗巴剪刀 该使命目前计划于2022年至2025年之间推出。通过一系列欧罗巴捕获,该探针将试图测量来自月球的羽流活动中的生物标志物’s surface.

为Enceladus提出了类似的任务,美国宇航局也在考虑一个 “Dragonfly” mission to explore Titan’S气氛,表面和甲烷湖泊。但是,如果Lingam博士和Loeb教授’S研究是正确的,那么这些任务的机会在太阳系中发现了海洋世界的任何生命迹象都是薄弱的。尽管如此,正如Lingam所示,他们仍然认为应该安装这些任务。

艺术家’欧罗巴剪刀使命的概念。信用:NASA / JPL

“虽然我们的模式预测,在检测外星生命方面,这些世界的未来空间任务可能会有很大的成功机会,但我们认为这些任务仍然值得追求,” he said. “这是因为他们将提供一个很好的机会:(i)测试和/或伪造我们模型的关键预测,(ii)收集更多数据并提高我们对海洋世界的理解及其生物地球化学循环。”

此外,作为Loeb教授通过电子邮件指示,这项研究侧重于“life as we know it”。如果对这些世界的使命确实发现了陆地生活的来源,那么它将表明生命可能会因我们不熟悉的条件和元素而产生。因此,对欧洲和其他海洋世界的探索不仅是可取的,而是必要的。

“我们的论文表明为其至关重要的元素‘化学 - 生活中的寿命’如磷,在地下海洋中耗尽,” he said. “因此,在怀疑存在于欧洲冰的表面冰或enceladus的海洋中,生活将具有挑战性。如果未来的任务确认耗尽的磷水平,但尽管发现这些海洋的生命,那么我们就会知道除了地球上的一个以外的生命的新化学路径。”

最终,科学家被迫拿走了“low-hanging fruit”在寻找宇宙中的生活方面的方法。直到我们在地球上发现生活的时间,我们所有的受过良好教育的猜测都将基于生活中的生活。我可以’想象一下更好的理由在那里出去,探索宇宙!

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