新研究發現土衛二正在噴發有機分子

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原創：Jeff Hecht

翻譯：李思綺

審核：牧夫天文校對組

美編：趙書晨

后臺：李子琦

原文鏈接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/new-study-identifies-organic-molecules-spewing-from-saturns-icy-moon-enceladus/

土衛二噴發出的有機分子為土星冰封海洋的宜居性帶來了新的希望。

在 2017年任務結束之前，卡西尼號曾多次飛越土衛二噴發的冰柱。它們來自土衛二表面以下的海洋。

卡西尼探測器在土衛二的冰封表層下發現海洋二十年以后，一項對歷史數據的新研究暗示該衛星可能具備更高的宜居性。這一發現來源于一份記錄冰粒從噴發到撞擊卡西尼探測器過程的數據，其中揭示了此前從未在土衛二上觀測到的有機化合物。

這項發現并不是外星生命存在或土衛二可能宜居的明確證明，行星科學家諾扎伊爾·卡瓦加（柏林自由大學）指出，但是它具有很強的暗示性。歐洲空間局在這一發現的鼓舞下啟動了名為L4的宏偉任務——在土衛二上尋找生命的跡象。按計劃，L4探測器將在2040到2042年間發射，于大概2050年到達土衛二，其任務包含環繞土衛二、登陸并采樣土衛二的地下海，以及順訪土星的其他衛星。

卡西尼號花了13年探索土星及其衛星，其間多次飛越土衛二和土星的E環（該環帶有收集來自土衛二冰羽流的噴發物）。卡瓦加自從2012年開始攻讀博士學位起，便開始對卡西尼號的宇宙塵埃分析儀（CDA）質譜儀采集的數據進行分析，以探索土衛二海洋的物質構成。

卡瓦加最初使用的是CDA質譜儀新鮮出爐的數據。當時，大部分采集的塵埃來自于E環，其撞擊傳感器的速度不超過12千米/秒。當卡西尼號接近從海洋里直接噴發出來的粒子時，傳感器所感受到的撞擊速度更高，上限為18千米/秒。

通過對比不同區域的撞擊速度，卡瓦加發現來自E環的塵埃含有水分子的特征，而這些特征模糊了卡瓦加希望看見的有機化合物的信號。但是，剛從冰羽流里噴發出來的粒子并沒有此類干擾。

他還發現撞擊速度與撞擊粒子在太空中停留的時間有關：速度較慢的粒子來源于地下海的噴射，之后被E環捕獲，在太空中嚴酷的環境下待了數年；而速度更快的粒子于從土衛二表面噴發后幾分鐘內就撞上了卡西尼號。由此可見，這些高速粒子在被探測到時仍保留著在土衛二形成的分子結構。

在卡西尼探測器于2017年9月15日結束任務之后，新的觀測已經無法繼續進行，但仍有大量的未被分析的數據。卡瓦加的團隊通過篩選這些數據來尋找探測器最接近羽流噴發源的測量記錄——這些地方最有可能看到更多的有機分子。

在研究2008年某次冰羽流噴發后幾分鐘內采集的數據時，“我們發現了前所未見的有機化合物的記錄，”卡瓦加（10月1日《Nature Astronomy》中一篇論文的第一作者）說。

他的團隊辨認出了多種分子，包括碳原子鏈與含氧碳環體系。這些分子是構成更復雜有機分子的前提，例如嘧啶類物質，一種近期也在小行星101955的上被發現的物質。卡瓦加推測，這些分子形成的環境可能與地球海洋深處熱液噴口附近類似。

未參與該研究的安德魯·科茨（倫敦大學學院）表示，這些研究成果"進一步佐證"了土衛二地下海洋的巖質或砂質基底可能正在發生復雜化學反應。他補充說道：“現在我覺得土衛二和木衛三的宜居可能性很高。”

目前正有兩個探測器正奔往木星和同樣擁有地下海洋的木衛二：歐空局于2023年四月發射的JUICE探測器與NASA一年后發射的Europa Clipper任務（后者預計于2030年開始收集數據），兩項任務均搭載了新一代的探測器和質譜儀。而計劃于2050年抵達目的地而L4探測器將使用更加先進的技術以及卡瓦加正在構建的實驗室模型探測土衛二。

責任編輯：周學云

牧夫新媒體編輯部

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圖源：NASA

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